一种改性聚丙烯复合纤维及其制备方法技术

本发明专利技术涉及材料领域，具体而言，涉及一种改性聚丙烯复合纤维及其制备方法。将1‑2wt％聚丙烯纤维水溶液、二异氰酸酯和氧化剂在50‑60℃下反应50‑70分钟，升温至90‑100℃下与引发剂反应1‑2小时得到改性聚丙烯纤维。将氧化石墨烯的水溶液与改性聚丙烯纤维的混合溶液在50‑60℃下反应1‑2小时后洗涤干燥。二异氰酸酯与氧化剂对聚丙烯纤维进行氧化，增加聚丙烯纤维的活性，改性聚丙烯纤维与氧化石墨烯接枝，高活性碳氧双键与氧化石墨烯表面的羟基和羧基连接。将上述改性聚丙烯复合纤维掺入水泥基材料内，可以从宏观微观双层次提高混凝土的韧性，还有助于提高水泥和纤维的粘接性。

【技术实现步骤摘要】
一种改性聚丙烯复合纤维及其制备方法
本专利技术涉及材料领域，具体而言，涉及一种改性聚丙烯复合纤维及其制备方法。
技术介绍
聚丙烯纤维是一种常见的有机纤维，当聚丙烯纤维掺杂入水泥基材料后，由于其良好的韧性，一定程度上可以提高水泥基抗拉，抗折，抗剪性能。但是因为聚丙烯纤维与水泥基材料的粘接能力变差。据此，专利技术人专利技术了一种改性聚丙烯纤维的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种改性聚丙烯复合纤维及其制备方法，其旨在改善现有的聚丙烯纤维与其他材料的粘接能力弱的问题。本专利技术提供一种技术方案：一种改性聚丙烯复合纤维的制备方法，其包括：将1-2wt％聚丙烯纤维水溶液、二异氰酸酯和氧化剂在50-60℃下反应50-70分钟，升温至90-100℃下与引发剂反应1-2小时得到改性聚丙烯纤维。将氧化石墨烯的水溶液与改性聚丙烯纤维的混合溶液在50-60℃下反应1-2小时后洗涤干燥。本专利技术还提供一种技术方案：一种改性聚丙烯复合纤维，改性聚丙烯复合纤维由上述的改性聚丙烯复合纤维的制备方法制备而成。本专利技术提供的改性聚丙烯复合纤维及其制备方法的有益效果是：二异氰酸酯与氧化剂对聚丙烯纤维进行氧化，增加聚丙烯纤维的活性，使聚丙烯纤维碳氧双键的活性更高，具有高活性碳氧双键的改性聚丙烯纤维更容易与氧化石墨烯接枝。改性聚丙烯纤维与氧化石墨烯接枝，高活性碳氧双键与氧化石墨烯表面的羟基和羧基连接。将氧化石墨烯稳定的接枝在聚丙烯纤维表面。将上述改性聚丙烯复合纤维掺入水泥基材料内，既可利用纤维增韧的优势从宏观上调控水泥基材料抗折性能，又可利用氧化石墨烯“模板效应”的优势从微观方面提高水泥基材料的密实度，此外，改性聚丙烯纤维的氧化石墨烯还有助于提高水泥和纤维的粘接性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为实施例1制备得到的改性聚丙烯复合纤维与普通聚丙烯纤维掺入胶砂的抗折强度检测结果；图2为实施例1制备得到的改性聚丙烯复合纤维与普通聚丙烯纤维掺入胶砂的抗压强度检测结果；图3为掺入普通聚丙烯纤维的胶砂试块的微观形貌；图4为掺入实施例1制备得到的改性聚丙烯复合纤维胶砂试块的微观形貌。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本专利技术实施例的改性聚丙烯复合纤维及其制备方法进行具体说明。一种改性聚丙烯复合纤维的制备方法，其包括：将1-2wt％聚丙烯纤维水溶液、二异氰酸酯和氧化剂在50-60℃下反应50-70分钟，升温至90-100℃下与引发剂反应1-2小时得到改性聚丙烯纤维。将氧化石墨烯的水溶液与改性聚丙烯纤维的混合溶液在50-60℃下反应1-2小时后洗涤干燥。二异氰酸酯与氧化剂对聚丙烯纤维进行氧化，增加聚丙烯纤维的活性，使聚丙烯纤维碳氧双键的活性更高，具有高活性碳氧双键的改性聚丙烯纤维更容易与氧化石墨烯接枝。氧化石墨烯是石墨烯的衍生物，它具有和石墨烯相似的二维结构。氧化石墨烯具有超高的强度、超大的比表面积、超强的柔韧性以及非常强的离子交换能力。其表面具有羟基、羧基和环氧基等活性功能基团，与水泥材料接触后，会影响水泥水化过程中钙矾石、C-S-H凝胶等水化产物的晶形生长方式，因其“模板效应”的存在，可以使得无规律杂乱的针尖状钙矾石呈花朵状密集生长。改性聚丙烯纤维与氧化石墨烯接枝，高活性碳氧双键与氧化石墨烯表面的羟基和羧基连接。将氧化石墨烯稳定的接枝在聚丙烯纤维表面。将上述改性聚丙烯复合纤维掺入水泥基材料内，既可利用纤维增韧的优势从宏观上调控水泥基材料抗折性能，又可利用氧化石墨烯“模板效应”的优势从微观方面提高水泥基材料的密实度，此外，改性聚丙烯纤维的氧化石墨烯还有助于提高水泥和纤维的粘接性。进一步地，在本实施例中，上述氧化剂为0.004-0.006mol/L的高锰酸钾水溶液或0.15-0.25mol/L的硫酸。可以理解的是，在本专利技术的其他实施例中，上述氧化剂也可以为其他，例如氯酸钾等。为了使上述的氧化反应的反应体系更稳定，在本实施例中，二异氰酸酯与聚丙烯纤维水溶液的氧化反应在保护气氛内进行，保护气氛为氮气、氩气或者氦气。在其他实施例中，惰性气氛可以为其他惰性气体。进一步地，在本实施例中，上述聚丙烯纤维水溶液与二异氰酸酯的催化反应在集热式磁力加热搅拌器中进行，氧化反应后溶胀50-60分钟，再升温至90-100℃下与引发剂反应。在本实施例中，上述引发剂为过氧化二苯甲酰。可以理解的是，在本专利技术的其他实施例中，上述引发剂也可以为过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯等。在本实施例中，上述二异氰酸酯的质量占聚丙烯纤维水溶液质量的30-50％。具体地，二异氰酸酯的质量占聚丙烯纤维水溶液质量30％。在本专利技术的实施例中，改性聚丙烯纤维与1-3wt％的氧化石墨烯的水溶液的质量比为50:1-3。详细的，改性聚丙烯纤维与1wt％的氧化石墨烯的水溶液的质量比为50:1。专利技术人的实验发现，改性聚丙烯纤维与1wt％的氧化石墨烯的水溶液的质量比为50:1下，改性聚丙烯纤维的嵌入率最大，实现改性聚丙烯纤维的最大化利用。在本实施例中，上述二月桂酸二丁基锡与混合溶液催化反应之后，通过过滤、经丙酮或乙醇洗涤、水洗至中性再真空干燥。专利技术人发现，二月桂酸二丁基锡作为催化剂催化反应，整个接枝得到的产率更大。改性聚丙烯纤维制备完成之后，将改性聚丙烯纤维与氧化石墨烯进行接枝。为了使改性聚丙烯纤维与氧化石墨烯的水溶液更好地分散，在本实施例中，混合改性聚丙烯纤维与氧化石墨烯的水溶液进行超声分散30-50分钟。进一步地，将改性聚丙烯纤维与氧化石墨烯的水溶液进行超声震荡。然后，将氧化石墨烯的水溶液与改性聚丙烯纤维的混合溶液在50-60℃下通过二月桂酸二丁基锡催化反应1-2小时后洗涤干燥。具体地，催化反应之后，将催化反应后的体系进行过滤、经丙酮或乙醇洗涤、水洗至中性再进行真空干燥。本专利技术还提供一种技术方案：一种改性聚丙烯复合纤维，改性聚丙烯复合纤维由上述的改性聚丙烯复合纤维的制备方法制备而成。本专利技术实施例提供的改性聚丙烯复合纤维的制备方法制备而成的改性聚丙烯复合纤维掺入水泥基材料中，既可利用聚丙烯纤维增韧的优势从宏观上调控水泥基材料抗折性能，又可利用氧化石墨烯“模板效应”的优势从微观方面提高水泥基材料的密实度，此外，改性聚丙烯复合纤维的氧化石墨烯还有助于提高水泥和纤维的粘接性。以下结合实施例对本专利技术的特征和性能作进一步的详细描述。实施例1本实施例提供一种改性聚丙烯复合纤维，主要通过以下步骤制得：将1wt％的聚丙烯纤维水溶液、0.004mol/L的高锰酸钾水溶液、二异氰酸酯加入到三口烧瓶中，其中：高锰酸钾的质量为聚丙烯纤维质量的1.5％；二异氰酸酯的质量为聚丙烯纤维的30％。通氮气保护，在DF-1集热式磁力加热搅拌器中加热至50℃，溶胀60min后，迅速升温至90℃，再加入引发剂BPO，反应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改性聚丙烯复合纤维的制备方法，其特征在于，包括：将聚丙烯纤维水溶液、二异氰酸酯和氧化剂在50‑60℃下通过氧化反应50‑70分钟，升温至90‑100℃下与引发剂反应1‑2小时得到改性聚丙烯纤维；将氧化石墨烯的水溶液与所述改性聚丙烯纤维的混合溶液在50‑60℃下与催化剂催化反应1‑2小时后洗涤干燥。

【技术特征摘要】
1.一种改性聚丙烯复合纤维的制备方法，其特征在于，包括：将聚丙烯纤维水溶液、二异氰酸酯和氧化剂在50-60℃下通过氧化反应50-70分钟，升温至90-100℃下与引发剂反应1-2小时得到改性聚丙烯纤维；将氧化石墨烯的水溶液与所述改性聚丙烯纤维的混合溶液在50-60℃下与催化剂催化反应1-2小时后洗涤干燥。2.根据权利要求1所述的改性聚丙烯复合纤维的制备方法，其特征在于，所述氧化剂为0.004-0.006mol/L的高锰酸钾水溶液或0.15-0.25mol/L的硫酸；且所述氧化剂占所述聚丙烯纤维水溶液质量的1-2％。3.根据权利要求1所述的改性聚丙烯复合纤维的制备方法，其特征在于，所述二异氰酸酯与所述聚丙烯纤维水溶液的氧化反应在保护气氛内进行，所述保护气氛为氮气、氩气或者氦气。4.根据权利要求1所述的改性聚丙烯复合纤维的制备方法，其特征在于，所述二异氰酸酯的质量占所述聚丙烯纤维水溶液质量的30-50％。5.根据权利要求1所述的改性聚丙烯复合纤维的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈旭，王玉娟，刘帅，岳彩虹，李凯，康明，沈洁，
申请(专利权)人：中建西部建设新疆有限公司，中建西部建设股份有限公司，
类型：发明
国别省市：新疆,65