【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及混凝土，具体地，涉及一种亲水改性聚丙烯纤维增强混凝土材料及其制备方法。
技术介绍
1、混凝土的原材料在自然界中极为普遍和丰富，可以就地取材，而且价格低廉。混凝土在凝结前，可以按照模板的形状做成任何结构，能适应各种用途，既可以按照需要配制成各种强度的混凝土，还可以按照其使用性能在配料上、工艺上采取措施制成特定用途的混凝土。混凝土经久耐用，维修费用少，对自然条件影响具有较好的适应性。但是混凝土的固有缺点，如自重大，抗拉强度低、脆性大、抗冲击耐磨性能差、易发生塑性开裂，使其在某些工程中的应用难以满足要求。混凝土裂缝超过限值时会加速材料的老化与结构的劣化，致使结构承载力和耐久性降低。
2、复合化是水泥基材料高性能化的主要途径，纤维增强是其中一种主要的方法，纤维的掺入可以抑制荷载作用下混凝土裂缝的产生并延缓其发展，能有效提高混凝土的抗氯离子渗透性能，改善其耐久性能。聚丙烯(pp)纤维是比较理想的能满足增强增韧要求的纤维。聚丙烯纤维的优点很多，例如：熔点较高、具有100％湿强保持率、质量轻、价格低、加工性能优良，特别是在混凝土的碱性环境下性质非常稳定。掺入聚丙烯纤维可以抑制混凝土表面和内部细裂缝的产生和发展，可以减少多次冻融循环而引起的混凝土内的抗拉应力集中，在此过程中一方面抑制了裂缝的引发，同时又能限制因冰冻产生的膨胀，从而有效地提高了混凝土的抗冻和抗渗性能，从而提高混凝土结构的耐久性。由于普通聚丙烯纤维的分散性低、表面憎水，所以与混凝土混和后表面作用力较弱，因此如何提高聚丙烯纤维与水泥基体之间的粘结性是研究聚丙
3、树脂酸(分子通式为c19h29cooh)是松香的主要成分，占松香总质量的85～90％，松香可以看作是各种同分异构体树脂酸的熔合物。树脂酸分子可以看做是具有一个三环菲骨架的含有两个双键的一元羧酸。按照树脂酸中双键的不同位置和连接在c-13上的烃基构型的不同可以把树脂酸分为枞酸型、海松酸型等，结构式如下图：
4、
5、树脂酸分子中同时拥有两个化学反应中心，分别是“双键”和“羧基”。树脂酸分子中的羧基(coo-)，可以与水泥浆体中的ca2+离子络合，所以各种树脂酸分子在混凝土行业中已经有了广泛的应用，例如：树脂酸类引气剂，树脂酸类减水剂，其制备方法简便，价格便宜。
6、据此，本专利技术通过伽马(gama)射线辐照，将树脂酸通过其分子中的双键接枝到聚丙烯上，同时树脂酸中的羧基可以提高聚丙烯的亲水性，从而制备一种聚丙烯纤维与混凝土基体具有优异结合能力的亲水改性聚丙烯纤维增强混凝土材料。
技术实现思路
1、本专利技术提供了通过伽马射线(gama)辐照接枝，制备一种树脂酸接枝亲水改性的聚丙烯纤维及树脂酸接枝亲水改性聚丙烯纤维增强混凝土材料的制备方法。将树脂酸接枝亲水改性的聚丙烯纤维用于增强混凝土，由于该纤维表面含有羧基亲水基团，可以与混凝土发生化学界面结合，从而大大提高了聚丙烯纤维和混凝土的界面结合力。由于纤维-混凝土界面结合力的大幅提高，混凝土中的纤维不再是被拔出，而是被拔断，因此纤维的拉伸强度被充分开发和利用，进而纤维的增强效果被大幅度提高。
2、为实现以上目的，本专利技术提供的一种技术方案是：
3、一种新型的亲水改性聚丙烯纤维增强混凝土材料，所述的混凝土主要包括以下组份：亲水改性的聚丙烯纤维、水泥、骨料、高效减水剂、水。所述的亲水改性聚丙烯纤维增强混凝土材料的制备方法为：先将所述重量组份的骨料、水泥、高效减水剂放入强制性搅拌机中，然后将所述重量组份的聚丙烯纤维分散后加入到搅拌机中，先让骨料、水泥、高效减水剂、聚丙烯纤维干拌3分钟左右，然后再加水湿拌3分钟，即得所述的亲水改性聚丙烯纤维增强混凝土材料。
4、进一步的，所述的亲水改性聚丙烯纤维主要包括以下成分：聚丙烯树脂原料和重量为聚丙烯质量10％～40％的改性填料经熔融共混、拉伸、定型制备而成。
5、进一步的，所述的一种亲水改性聚丙烯纤维的制备方法，包括以下步骤：在一定温度下，将聚丙烯和改性填料按照一定比例混合后，置于挤出机的料斗中进行熔融挤出，经挤出机的喷丝摸头挤出后，在一定温度(10～30℃)的水浴中冷却。然后将所得纤维在一定温度下(100～140℃)牵引一定倍数(6～10倍)后，对纤维进行热定型(为了消除纤维在强制拉伸时产生的内应力)，温度为80～110℃，最后对所得纤维进行后处理、切断。
6、本专利技术所述的挤出机，为双螺杆挤出机，挤出成型温度为：加料段为160～170℃，塑化段为220～235℃，均化段为240～250℃，模具喷丝板温度为280～300℃。
7、本专利技术所述的聚丙烯为等规度大于95％的均聚聚丙烯，熔融指数(mfr)在载重2.16kg，180℃的情况下，小于2g/10min。
8、本专利技术所述的改性填料为树脂酸接枝聚丙烯纤维，树脂酸接枝聚丙烯纤维可以提高聚丙烯纤维的亲水性，提高聚丙烯纤维在混凝土中的分散性。
9、本专利技术所述的树脂酸优选为松香，产自江西松泰化工厂，工业一级品。
10、本专利技术所述的树脂酸接枝聚丙烯纤维的制备方法为：将1-9重量份的树脂酸溶解在乙醇中，与100重量份的聚丙烯在高速混合机中混合，等乙醇完全挥发后，在双螺杆挤出机中挤出造粒，然后将所得粒子通过辐照接枝，即得到接枝率1～9wt％，凝胶含量低于5wt％的树脂酸接枝聚丙烯。
11、树脂酸接枝聚丙烯的辐照接枝反应使用的辐照源为60co钴源，钴源的辐照计量为1～50kgy，优选为15～45kgy。
12、本专利技术的有益效果为：
13、(1)该方法使用60co射线辐照产生自由基与树脂酸中的双键反应，不采用常规的过氧化二苯甲酰(dcp)产生自由基，从而避免了dcp产生的自由基对pp的交联。
14、(2)由于生物基材料树脂酸的使用，所以该方法是一种对聚丙烯的绿色接枝修饰方法。
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1.一种亲水改性聚丙烯纤维增强混凝土材料，其特征在于，所述混凝土包括以下组份：亲水改性聚丙烯纤维、水泥、骨料、高效减水剂和水。具体制备方法是将水泥300份、骨料700份、高效减水剂1.6份混合均匀后，加入1.2份亲水改性聚丙烯纤维进一步混合，最后加水150～160份湿拌均匀，即得所述亲水改性聚丙烯纤维增强混凝土材料。
2.所述亲水改性聚丙烯纤维，是将聚丙烯与相当于聚丙烯质量分数10～40wt％的树脂酸修饰聚丙烯熔融混合后，经过喷丝板挤出、水浴冷却、牵引拉伸、最后热定型、切断制得。
3.权利要求2中所述的制备方法中，聚丙烯纤维经挤出机的喷丝摸头挤出后，在一定温度(10～30℃)的水浴中冷却。然后将所得纤维在一定温度下(100～140℃)牵引一定倍数(6～10倍)后，对纤维进行热定型，温度为80～110℃，最后对所得纤维进行后处理、切断制备得到。
4.所述树脂酸修饰的聚丙烯纤维，是将聚丙烯纤维与当于聚丙烯质量分数1～9wt％的松香熔融共混后，经过辐照接枝制备得到。
5.权利要求4中所述的树脂酸修饰的聚丙烯纤维，是将1～9重量份的树脂酸溶
6.权利要求5中所述的辐照接枝方法，使用的辐照源为60Co钴源，钴源的辐照计量为1～50kGy，优选为15～45kGy。
...【技术特征摘要】
1.一种亲水改性聚丙烯纤维增强混凝土材料，其特征在于，所述混凝土包括以下组份：亲水改性聚丙烯纤维、水泥、骨料、高效减水剂和水。具体制备方法是将水泥300份、骨料700份、高效减水剂1.6份混合均匀后，加入1.2份亲水改性聚丙烯纤维进一步混合，最后加水150～160份湿拌均匀，即得所述亲水改性聚丙烯纤维增强混凝土材料。
2.所述亲水改性聚丙烯纤维，是将聚丙烯与相当于聚丙烯质量分数10～40wt％的树脂酸修饰聚丙烯熔融混合后，经过喷丝板挤出、水浴冷却、牵引拉伸、最后热定型、切断制得。
3.权利要求2中所述的制备方法中，聚丙烯纤维经挤出机的喷丝摸头挤出后，在一定温度(10～30℃)的水浴中冷却。然后将所得纤维在一定温度下(100～14...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜燕燕，黄伟，翁伟，董文勇，左强，
申请(专利权)人：浙江华滋奔腾建材有限公司，
类型：发明
国别省市：
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