用于改良混凝土的塑性纤维制造技术

发明专利技术了一种有效降低混凝土制件塑性收缩断裂的单丝塑性纤维，该纤维包括一个至少部分被外壳包裹的聚烯烃内芯，所述外壳是一种烯烃和至少一种烯烃不饱和共聚单体的共聚物，该共聚单体选自不饱和羧酸、烷基丙烯酸酯、烷基甲基丙烯酸酯和乙烯酯。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本申请权利要求见U.S.临时申请序列No.60/344,134，2001年12月27日提交。本专利技术涉及用于混凝土增韧和增强的塑性纤维以及含有该纤维的混凝土。一般地，混凝土是一种脆性材料，其压缩强度高但拉伸强度低。在混凝土生产工业中，所有的混凝土工件一般根据压缩强度来表示规格。提高混凝土断裂强度(拉伸强度)和韧性的任何尝试几乎都需要引入增强添加物。例如，加入钢筋条可使结构牢固但并不能消除断裂；也可加入金属筛网减少断裂但不能用于复杂几何形状混凝土的有效增强。塑性纤维的细单丝已被用于提高拉伸强度和降低塑性收缩断裂。塑性收缩断裂的发生源于收缩开始时收缩受到的限制，这种限制，例如在铺路时由于混凝土被浇注在一岩床上而增加。但是，这些细单丝对凝固混凝土的拉伸或弯曲强度几乎没有影响。为提高强度(提高混凝土的结构牢固性)，一般需要加入钢筋条或筛网。塑性纤维的例子包括聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、芳族聚酰胺类(例如，KEVLAR)和聚乙烯醇纤维。但是，所有这些纤维都存在一种或多种问题，如成本高、抗碱性差、韧性差、或混凝土与纤维之间的界面粘合性差。聚丙烯和聚乙烯由于其高韧性和低成本目前已成为最优选的纤维，遗憾的是，这些纤维的界面粘合性非常差。为解决这一问题，如WO 980766所述，可通过在纤维表面涂覆一种液体如甘油醚或乙二醇醚，在纤维表面形成涂层。也可通过气相沉积涂覆涂层，如JP60054950所述。类似地，可进行表面化学改性，如JP10236855所述(聚氧化烯苯基醚磷酸酯和聚烷氧基脂肪酸酯的表面处理)。遗憾的是，这些方法必然会导致成本提高，、工艺复杂、涂层和纤维的粘合性可能不足。另一种解决方法是将无机粒子结合在纤维内和纤维上，如JP07002554所述。遗憾的是，这种纤维加工非常困难(例如，纤维断裂)并且成本提高，一般纤维的韧性降低。另外，已知优选粗纤维用于提高混凝土的韧性和强度。遗憾的是，由于表面积降低，粗纤维进一步加重了与混凝土基体粘合性差的问题。此外，这些方法都没有说明与混凝土中塑性纤维有关的另一问题，即粗纤维易于聚集在一起成球，加入混凝土中时，这些球很难断开，导致混凝土的性能降低。因此，需要提供一种改善了的纤维用于提高混凝土的性能，如，改进以前工艺中的一种和多种不足，例如，提高塑性收缩断裂和强度而没有粗纤维造成的问题。专利技术概述我们现已发现一种新的细单丝纤维，不使用粗纤维、筛网或钢筋条可同时提高混凝土的塑性收缩断裂和强度。本专利技术的第一方面是单丝增强纤维，此纤维包括一个至少部分被外壳包裹的聚烯烃内芯，所述外壳是一种烯烃和至少一种烯烃不饱和共聚单体的共聚物，该烯烃不饱和共聚单体选自不饱和羧酸、烷基丙烯酸酯、烷基甲基丙烯酸酯和乙烯酯。本专利技术的第二方面是混凝土制件，该制件包括含有本专利技术第一方面中单丝增强纤维的混凝土。增强纤维可用于任何低温凝固的无机制件如混凝土、沙浆、石膏制件和墙板。本专利技术的混凝土可用于任何适用混凝土的应用方面，但特别适合用于停车库、桥面、白顶、隧道、矿井、斜坡稳定物、建筑目的如观景石、溜冰场、现代建筑、艺术雕刻、快速设置/无坍落度屋顶、游泳池和现有结构的维修和翻新。增强纤维增强纤维是一种单丝，包括一个至少部分被外壳包裹的内芯，内芯由聚烯烃组成。“聚烯烃”一词指聚合物或由简单烯烃单体如乙烯、丙烯、丁烯和异戊二烯产生的共聚物，可包括一种或多种可共聚的单体，不包括文中所述外壳中聚合物的共聚单体。这样的聚合物(包括原料、原料比例、聚合温度、催化剂及其他条件)已为本领域人员熟知并且在此参照说明本专利技术目的。聚烯烃包括例如聚丙烯、聚乙烯和它们的共聚物及混合物，以及乙烯-丙烯-双烯三元共聚物。优选聚烯烃为聚丙烯、线性高密度聚乙烯(HDPE)、非均相-支化线性低密度聚乙烯(LLDPE)如DOWLEX聚乙烯树脂(陶氏化学公司(Dow Chemical Company)的一种商品牌号)、非均相-支化超低密度聚乙烯(ULDPE)如ATTANE ULDPE(陶氏化学公司(Dow Chemical Company)的一种商品牌号)、均相-支化线性乙烯/α-烯烃共聚物如TAFMER(三菱石油化学有限公司(MitsuiPetrochemicals Company Limited)的一种商品牌号)和EXACT(埃克森化学公司(Exxon Chemicals Company)的一种商品牌号)；均相支化、基本线性的乙烯/α-烯烃聚合物，如AFFINITY(陶氏化学公司(DowChemical Company)的一种商品牌号)和ENGAGE(DuPont DowElastomers L.L.C的一种商品牌号)聚烯烃弹性体，可按U.S.专利5,272,236和5,278,272公开的方法制备；以及高压自由基聚合的乙烯聚合物和共聚物，如低密度聚乙烯(LDPE)。更优选的聚烯烃为均相支化线性和基本线性的乙烯共聚物，其密度(按ASTM D-792测定)为0.85到0.99g/cm3，重均分子量与数均分子量的比(Mw/Mn)为1.5到3.0，测定的熔融指数(按ASTM D-1238(190/2.16)测定)为0.01到100克/10分钟，且I10/I2为6到20(按ASTM D-1238(190/10)测定)。当所用聚烯烃为高密度聚乙烯(HDPE)时，一般其密度至少为0.94克每立方厘米(g/cc)(ASTM测试方法D-1505)。HDPE通常采用类似制备线性低密度聚乙烯的技术生产，这样的技术已在U.S.专利2,825,721；2,993,876；3,250,825和4,204,050中描述。本专利技术实际所用优选HDPE的密度为0.94到0.99g/cc且熔融指数为0.01到35克/10分钟，按ASTM测试方法D-1238测定。优选内芯是选自聚丙烯和聚乙烯的均聚物，最优选内芯是聚丙烯，其熔体流动速率为4到20，如那些市售商品牌号为INSPIRE(陶氏化学公司(Dow Chemical Co.Midland，MI)的聚丙烯。外壳是烯烃共聚物，所述烯烃选自乙烯、丙烯、丁烯、异戊二烯和它们的混合物并且至少一种烯属不饱和共聚单体选自不饱和羧酸、烷基丙烯酸酯、烷基甲基丙烯酸酯、乙烯酯和它们的混合物。优选烯烃是乙烯或丙烯，更优选烯烃是乙烯。优选共聚单体是羧酸，更优选共聚单体是丙烯酸或甲基丙烯酸，最优选共聚单体是丙烯酸。优选的外壳乙烯和共聚单体的共聚物见U.S.专利Nos.4,599,392；4,988,781和5,384,373所述，特别优选的共聚物为乙烯和丙烯酸的共聚物，如那些市售商品牌号为PRIMACOR(陶氏化学公司(Dow ChemicalCo.Midland，MI)的共聚物。外壳共聚物的其他例子包括乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)共聚物，如ESCORENE聚合物(埃克森化学公司(ExxonChemicals Company)的一种商品牌号)，及ELVAX(E.I.du Pont deNemours & Co.的一种商品牌号)。一般地，共聚物是含有至少1％到至多50％(重量百分比)共聚单体的共聚物。优选共聚物是含有至少2％、更优选至少5％、更优选至少10％、最优选至少20％到优选至多45％、更优选至本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单丝增强纤维，包括一个至少部分被外壳包裹的聚烯烃内芯，所述外壳是一种烯烃和至少一种烯烃不饱和共聚单体的共聚物，该共聚单体选自不饱和羧酸、烷基丙烯酸酯、烷基甲基丙烯酸酯和乙烯酯。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：HP雷迪，AJ皮齐克，TA摩根，SM艾伦，JR马拉，NM欣克尔，
申请(专利权)人：陶氏环球技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]