CN102619091A - 一种用于增韧水泥混凝土的聚乙烯醇纤维用纺丝油剂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于增韧水泥混凝土的聚乙烯醇纤维用纺丝油剂，其有效成份有以下组份和含量组成：抗静电剂——脂肪烷基酰醇胺，16～30份；平滑剂——不饱和脂肪酸，12～28份；稳定剂——烷基聚氧乙烯醚，32～55份；添加剂——非极性烷基烷氧基硅烷或卤代烷基烷氧基硅烷，3～10份。该纺丝油剂不仅能够保持聚乙烯醇纤维本身的较高的强度和模量、高粘结力、良好分散性、高耐光性和耐碱性等优点，关键是其中的非极性物质能够对聚乙烯醇纤维表面的极性基团起到一定的“屏蔽效应”，避免与基体界面形成应力集中，提高水泥混凝土的韧性。油剂各组分相互协调、合理复配，综合性能优良，赋予纤维很好的平滑和集束等特性。

Description

一种用于增韧水泥混凝土的聚乙烯醇纤维用纺丝油剂

技术领域

本发明涉及一种聚乙烯醇纺丝过程中使用的油剂，特别是涉及一种用于增韧水泥混凝土的聚乙烯醇纤维用纺丝油剂。

背景技术

聚乙烯醇纤维的价格低、密度小、粘结力高、分散性好、易于搅拌；与其他合成纤维相比，聚乙烯醇纤维亲水性好、弹性模量高，并且具有高比表面积，与水泥混凝土相容性好，适用于各种等级的水泥，增强效果明显。另外，其耐光性和耐碱性也好，具有优良的化学稳定性，添加用量小(用量仅为石棉的1/5)，且被公认为是最有发展前途的取代石棉的材料，因此目前对聚乙烯醇在混凝土的应用与研究越来与广泛。

聚乙烯醇纤维增强水泥机理：由于聚乙烯醇纤维含有极性基团，其分子链上的-C-OH与水泥水化产物-OH基团形成氢键，在纤维表面会粘附着较多的水化产物，在纤维和水泥基体间存在化学结合层，从而增进了界面的致密性和加强了界面的粘结，扩大了聚乙烯醇纤维阻裂增强的界面效应范围。

由于一般用于水泥混凝土增强聚乙烯醇纤维需要较高的强度和模量，需要此类纤维有较高的醇解度才可达到增强纤维用的标准，因此纤维会含有大量羟基极性基团，但在实际使用中发现：虽然大量的极性基团与水泥形成的强界面粘结有利于应力有效地从基体向纤维传递，更好地发挥纤维的增强作用，使增强混凝土的强度得以提高，但却往往由于界面粘结力过强易引起纤维应力集中，增强混凝土的韧性下降。

然而，目前市场上及研究者大多只是注重了赋予聚乙烯醇纤维高强高模化，功能化及增强效果高效化等，而鲜有关注实际使用中对于水泥混凝土各方面性能增益的考虑；而且对于增强水泥混凝土聚乙烯醇纤维表面改性只注重纺丝原料、工艺及设备的改进，而忽略了聚乙烯醇纺丝油剂的重要性，导致了成品丝的一些性能满足不了土建工程要求，也在一定程度上限制了聚乙烯醇在土建工程中的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于增韧水泥混凝土的聚乙烯醇纤维用纺丝油剂，以克服现有技术的不足。该纺丝油剂不仅能够保持聚乙烯醇纤维本身的较高的强度和模量、高粘结力、良好分散性、高耐光性和耐碱性等优点，关键是其中的非极性物质能够对聚乙烯醇纤维表面的极性基团起到一定的“屏蔽效应”，避免与基体界面形成应力集中，提高水泥混凝土的韧性。油剂各组分相互协调、合理复配，综合性能优良，赋予纤维很好的平滑和集束等特性。

本发明所提供的一种用于增韧水泥混凝土的聚乙烯醇纤维用纺丝油剂的有效成分由组分A：脂肪烷基酰醇胺，组分B：不饱和脂肪酸，组分C：烷基聚氧乙烯醚，组分D：非极性烷基烷氧基硅烷或卤代烷基烷氧基硅烷，按照一定比例混合而成，亲水亲油值控制在5～10范围。

如上所述的组分A脂肪烷基酰醇胺为抗静电剂：脂肪烷基酰醇胺由于具有一定的吸湿作用增加纤维表面水分，从而增加其电导率，以迅速泄露电荷，如电解质(导电物质)能够很快泄露电荷的机制。

如上所述的组分B不饱和脂肪酸为平滑剂，所述的不饱和脂肪酸为ω-3脂肪酸、ω-6脂肪酸或共轭脂肪酸。所述的ω-3脂肪酸为二十二碳六烯酸、二十碳五烯酸或α-亚麻酸；所述的ω-6脂肪酸为γ-亚麻酸；所述的共轭脂肪酸为共扼亚麻酸。这些不饱和脂肪酸不仅能够赋予纤维良好的平滑和抱合作用，还由于自身分子的非极性性质以及链端带有的羧酸基团与聚乙烯醇的羟基进行反应，交联点之间的碳链较长，因此赋予了纤维增强水泥混凝土一定的韧性。

如上所述的组分C烷基聚氧乙烯醚为稳定剂：油剂的均匀性和乳化性对于聚乙烯醇纤维的纺丝、卷绕、后切断以及水泥混凝土增强都非常重要。因此要求乳液必须是均匀稳定不分层的，其中烷基聚氧乙烯醚具有优异的乳化、润湿和扩散等性能。

如上所述的组分D非极性烷基烷氧基硅烷或卤代烷基烷氧基硅烷类为添加剂：其中烷基烷氧基硅烷选自异丁基三乙氧基硅烷、异丁基三甲氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷和正辛基三甲氧基硅烷中的一种；适用的卤代烷基烷氧基硅烷为3，3，3-三氟丙基三甲氧基硅烷或6，6，6-三氟己基三甲氧基硅烷，少量的非极性组分能够屏蔽聚乙烯醇纤维表面的羟基，避免与水泥水化后的产物之间界面形成较强的氢键，防止粘结力过强的作用。

如上所述的一种增韧水泥混凝土的聚乙烯醇纤维用纺丝油剂的主要实现过程：按重量份计，取16～30份的脂肪烷基酰醇胺，12～28份不饱和脂肪酸，32～55份烷基聚氧乙烯醚，3～10份非极性烷基烷氧基硅烷或卤代烷基烷氧基硅烷。首先按上述各组分的重量百分比准确称量，先将不饱和脂肪酸加热到50～65℃，然后分别将其他几种组份倒入不锈钢的配置釜中搅拌混合均匀，最后将不饱和脂肪酸倒入与其混合，搅拌1～2小时即可得到性能优良的纺丝油剂。

有益效果：

1、本发明油剂部分含有非极性物质组成，能够对聚乙烯醇纤维表面的大量极性羟基起到“屏蔽作用”，保证纤维与基体之间有合适的粘结力，避免形成应力集中，对水泥混凝土同时起到增强增韧的作用；

2、本发明油剂属环保型油剂，无矿物油成分，在纺丝、纤维后加工过程以及土建增强工程中不对环境造成危害；

3、本发明在使用中具有优良的集束性、平滑性、抗静电性，使纺丝的纤维达到强度和伸展要求。

本发明原料易得、组分少、制造工艺简单可广泛用于增强增韧水泥混凝土用纤维的领域。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

一种用于增韧水泥混凝土的聚乙烯醇纤维用纺丝油剂，其配方和制备方法如下：

一、配方：

组分A抗静电剂：脂肪烷基酰醇胺，含量为16份；

组分B平滑剂：二十二碳六烯酸，含量为12份；

组分C稳定剂：烷基聚氧乙烯醚，含量为32份；

组分D添加剂：异丁基三乙氧基硅烷，含量为3份。

所述的亲水亲油值为5。

二、制备方法

取16份脂肪烷基酰醇胺，12份二十二碳六烯酸，32份烷基聚氧乙烯醚，3份异丁基三乙氧基硅烷。先将二十二碳六烯酸加热到50℃，然后分别将其他几种组份倒入不锈钢的配置釜中搅拌混合均匀，最后将二十二碳六烯酸倒入与其混合，搅拌2小时即可得到性能优良的纺丝油剂。

实施例2

一种用于增韧水泥混凝土的聚乙烯醇纤维用纺丝油剂，其配方和制备方法如下：

一、配方：

组分A抗静电剂：脂肪烷基酰醇胺，含量为30份；

组分B平滑剂：二十碳五烯酸，含量为28份；

组分C稳定剂：烷基聚氧乙烯醚，含量为55份；

组分D添加剂：异丁基三甲氧基硅烷，含量为10份。

所述的亲水亲油值为10。

二、制备方法

取30份脂肪烷基酰醇胺，28份二十碳五烯酸，55份烷基聚氧乙烯醚，10份异丁基三甲氧基硅烷。先将二十碳五烯酸加热到65℃，然后分别将其他几种组份倒入不锈钢的配置釜中搅拌混合均匀，最后将二十碳五烯酸倒入与其混合，搅拌1小时即可得到性能优良的纺丝油剂。

实施例3

一种用于增韧水泥混凝土的聚乙烯醇纤维用纺丝油剂，其配方和制备方法如下：

一、配方：

组分A抗静电剂：脂肪烷基酰醇胺，含量为28份；

组分B平滑剂：α-亚麻酸，含量为26份；

组分C稳定剂：烷基聚氧乙烯醚，含量为32份；

组分D添加剂：正辛基三乙氧基硅烷，含量为9份。

所述的亲水亲油值为9。

二、制备方法

取28份脂肪烷基酰醇胺，26份α-亚麻酸，32份烷基聚氧乙烯醚，9份正辛基三乙氧基硅烷。先将α-亚麻酸加热到60℃，然后分别将其他几种组份倒入不锈钢的配置釜中搅拌混合均匀，最后将α-亚麻酸倒入与其混合，搅拌1.8小时即可得到性能优良的纺丝油剂。

实施例4

一种用于增韧水泥混凝土的聚乙烯醇纤维用纺丝油剂，其配方和制备方法如下：

一、配方：

组分A抗静电剂：脂肪烷基酰醇胺，含量为26份；

组分B平滑剂：γ-亚麻酸，含量为24份；

组分C稳定剂：烷基聚氧乙烯醚，含量为50份；

组分D添加剂：正辛基三甲氧基硅烷，含量为9份。

所述的亲水亲油值为9。

二、制备方法

取26份脂肪烷基酰醇胺，24份γ-亚麻酸，50份烷基聚氧乙烯醚，9份正辛基三甲氧基硅烷。先将γ-亚麻酸加热到62℃，然后分别将其他几种组份倒入不锈钢的配置釜中搅拌混合均匀，最后将γ-亚麻酸倒入与其混合，搅拌1.4小时即可得到性能优良的纺丝油剂。

实施例5

一种用于增韧水泥混凝土的聚乙烯醇纤维用纺丝油剂，其配方和制备方法如下：

一、配方：

组分A抗静电剂：脂肪烷基酰醇胺，含量为24份；

组分B平滑剂：共扼亚麻酸，含量为20份；

组分C稳定剂：烷基聚氧乙烯醚，含量为48份；

组分D添加剂：3，3，3-三氟丙基三甲氧基硅烷，含量为8份。

所述的亲水亲油值为8。

二、制备方法

取24份脂肪烷基酰醇胺，20份共扼亚麻酸，50份烷基聚氧乙烯醚，9份3，3，3-三氟丙基三甲氧基硅烷。先将共扼亚麻酸到62℃，然后分别将其他几种组份倒入不锈钢的配置釜中搅拌混合均匀，最后将共扼亚麻酸倒入与其混合，搅拌1.2小时即可得到性能优良的纺丝油剂。

实施例6

一种用于增韧水泥混凝土的聚乙烯醇纤维用纺丝油剂，其配方和制备方法如下：

一、配方：

组分A抗静电剂：脂肪烷基酰醇胺，含量为20份；

组分B平滑剂：共扼亚麻酸，含量为18份；

组分C稳定剂：烷基聚氧乙烯醚，含量为40份；

组分D添加剂：6，6，6-三氟己基三甲氧基硅烷，含量为5份。

所述的亲水亲油值为7。

二、制备方法

取24份脂肪烷基酰醇胺，20份共扼亚麻酸，50份烷基聚氧乙烯醚，9份6，6，6-三氟己基三甲氧基硅烷。先将共扼亚麻酸到62℃，然后分别将其他几种组份倒入不锈钢的配置釜中搅拌混合均匀，最后将共扼亚麻酸倒入与其混合，搅拌1.3小时即可得到性能优良的纺丝油剂。

Claims (7)

1.一种用于增韧水泥混凝土的聚乙烯醇纤维用纺丝油剂，其特征是：所述的纺丝油剂的有效成分有以下组份和含量组成，所述的含量按重量份数计算：

组分A：脂肪烷基酰醇胺，16～30份；

组分B：不饱和脂肪酸，12～28份；

组分C：烷基聚氧乙烯醚，32～55份；

组分D：非极性烷基烷氧基硅烷或卤代烷基烷氧基硅烷，3～10份。

2.根据权利要求1所述的一种用于增韧水泥混凝土的聚乙烯醇纤维用纺丝油剂，其特征在于，

所述的不饱和脂肪酸为ω-3脂肪酸、ω-6脂肪酸或共轭脂肪酸。

3.根据权利要求2所述的一种用于增韧水泥混凝土的聚乙烯醇纤维用纺丝油剂，其特征在于，

所述的ω-3脂肪酸为二十二碳六烯酸、二十碳五烯酸或α-亚麻酸。

4.根据权利要求2所述的一种用于增韧水泥混凝土的聚乙烯醇纤维用纺丝油剂，其特征在于，

所述的ω-6脂肪酸为γ-亚麻酸。

5.根据权利要求2所述的一种用于增韧水泥混凝土的聚乙烯醇纤维用纺丝油剂，其特征在于，

所述的共轭脂肪酸为共扼亚麻酸。

6.根据权利要求1所述的一种用于增韧水泥混凝土的聚乙烯醇纤维用纺丝油剂，其特征在于，所述的非极性烷基烷氧基硅烷，为异丁基三乙氧基硅烷、异丁基三甲氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷或正辛基三甲氧基硅烷；所述的卤代烷基烷氧基硅烷为3，3，3-三氟丙基三甲氧基硅烷或6，6，6-三氟己基三甲氧基硅烷。

7.根据权利要求1所述的一种用于增韧水泥混凝土的聚乙烯醇纤维用纺丝油剂，其特征在于，所述的纺丝油剂的亲水亲油值控制在5～10范围。