论文部分内容阅读
高强高模的聚丙烯腈纤维和聚乙烯醇缩甲醛纤维具有耐磨损、抗老化、耐腐蚀等优点,作为沥青和水泥混凝土增强材料在土木建筑和道路桥梁等工程中得到广泛应用。但目前国内外短切PAN和PVA纤维通常因自身材质、结构及纤维表面润湿性等特征,使其在混凝土基体中分布不均、易结团、易聚集,影响了纤维增强混凝土材料的性能、质量以及实际推广应用。提高建筑短切增强纤维在混凝土基体中的分散性能也是国内外纤维混凝土行业发展急需突破的关键技术问题。本文通过对分散助剂单体分子结构设计与合成,以合成的单体为主要组分进行了分散助剂配方设计与复配研究,制备出疏水/亲水两种不同类型的短切纤维分散助剂,以增强纤维表面的疏水性和亲水性为核心,对使用自制分散助剂处理的短切增强纤维进行了应用研究。本文选择经改性的水性环氧树脂磷酸酯盐(WPEK)为PAN纤维分散剂的主要单体制备了PAN分散助剂。合成WPEK最佳工艺条件为:反应物投料比n(E20):n(P2O5)=1.2:1,在85℃下反应3h,其环氧值为0.057mol·100g-1,单酯含量为0.44%,双酯含量为0.56%。将WPEK与含氟表面活性剂进行复配,制得PAN纤维分散剂(WPEKF),性能测试表明当WPEKF乳液浓度为0.5%,氟含量为0.10%时,乳液表面张力达到最小值,在平板玻璃表面的接触角达到最大值144.38°。对WPEKF处理后PAN纤维进行表面形貌和分散性表征,结果表明:分散剂施覆量为6.Omg·g-1时,纤维与水的接触角达到148.73°,表现为高疏水的特性,从而提高了纤维在油相分散介质中的分散性。使用聚氧乙烯丙烯嵌段聚醚(TES-90)、脂肪醇聚氧乙烯磷酸酯钾盐(8102PK)、高碳醇磷酸酯盐(1618PK)三个单体进行性能测试,结果表明三者各性能相差不大且各有优势,固将三个单体共同与乳化剂复配制得PVA纤维分散助剂主要组分(TPEK)。将TPEK与含氟表面活性剂共混复配,制得PVA纤维分散剂(TPEKF)。性能测试表明,TPEKF乳液浓度为0.5%,氟含量为0.10%时,乳液表面张力达到最小值,在平板玻璃表面的接触角达到最小值28.81°。对TPEKF分散剂处理后PVA纤维进行了表面形貌和分散性表征,结果表明:施覆量为4.Omg·g-1时,上浆后的PVA纤维亲水性最强,纤维与水的接触角降低至28.29°,表现为高亲水的特性,提高了PVA纤维在水相分散介质中的分散性。