CN110528103A - 一种易分散聚丙烯纤维的生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种分散性、亲水性优良的聚丙烯纤维生产工艺，其是通过在传统的聚丙烯纤维生产过程中，运用直接掺杂或热辊压结合法使矿粉颗粒紧密附着在聚丙烯纤维上，以达到提高聚丙烯纤维自由扩散度的目的，使该纤维在掺入砂浆后能够均匀分布，更好地发挥阻裂、抗渗透以及抗冻等性能。

Description

一种易分散聚丙烯纤维的生产工艺
技术领域
本发明属于聚丙烯纤维生产工艺技术领域，具体涉及一种易分散聚丙烯纤维的生产工艺。
背景技术
早在20世纪60年代，国外就开始将聚丙烯纤维应用于建筑工业领域，大量的实验数据以及实践案例证明，将聚丙烯纤维掺入砂浆并混合均匀后，再砂浆中成三维无序分布，抑制了砂浆中的颗粒下沉，还能够在其内部起到传递应力的作用，承受由砂浆内部由塑性收缩、干缩以及温度变化等因素而产生的内应力，阻止微裂的产生和发展，还能有效地改善其抗渗、抗冲击、抗冻融能力。
聚丙烯纤维化学性质稳定，表面疏水，分子结构链上无活性官能团，因此比表面积较小、表面能较低，导致其在砂浆中分散性不足。而纤维砂浆所具有的各项优势均与纤维的分散程度相关，没有纤维分布的区域无法满足所需的性能指标，纤维成团区域反而可能成为应力集中点，导致砂浆内部缺陷的形成。因此，我们希望通过增加聚丙烯纤维的比重或对其进行表面改性，使纤维的相对密度更接近于砂浆并增大其表面能，以达到提高在砂浆中的分散性的目的。
常见的聚丙烯纤维表面改性方法有：表面氧化、接枝、包覆法，其中：1、表面氧化法是利用强氧化剂对聚丙烯纤维表面进行刻蚀，使其表面粗糙化以达到改性的目的；2、接枝法大多是利用强氧化剂来处理聚丙烯纤维表面，将羟基、羧基等极性基团枝接在聚丙烯分子表面，以提高其亲水能力与分散性；3、包覆法分为物理、化学包覆，物理法通常是将亲水材料如聚醚类物质或表面活性剂喷涂在纤维表面，但改性后的纤维对保存环境要求较高；而化学法是利用丙烯酸钠、碳酸钙以及聚丙烯发生化学反应，将碳酸钙包覆在聚丙烯纤维上，使其在比重增加的同时还能提高亲水性与分散性，但制备步骤非常繁琐。
在以上方法中，表面氧化法与枝节法均需用到强氧化剂，以至于改性成本较高、环境友好性不够理想，而包覆法则可通过选择不同的包覆材料与改性工艺，使其达到成本可控的目的。而矿粉作为一种常见的建筑工程材料，价格低廉、无毒无害，并且具有粒径小、比表面积大、表面能大的特点。
发明内容
本发明利用物理方法将矿粉微粒与聚丙烯纤维复合形成一种新型纤维材料，利用矿粉微粒来提高纤维的比重、比表面积，以达到增加表面能与相对密度的目标，而固体随其表面能增大，分散性、浸润性均会受到增益，这会使该复合纤维材料在掺入砂浆后能够均匀的分布其中，充分发挥其提高砂浆的抗裂、抗渗、抗冻融等性能的作用。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种易分散聚丙烯纤维的生产工艺，包括如下步骤：运用熔融混合、热辊压结合的方法，将矿粉微粒与聚丙烯复合，两方法处于同一纤维生产流程中，制得内外混掺的改性聚丙烯纤维。
优选的，一种易分散聚丙烯纤维的生产工艺，具体包括如下步骤：
(1)采用熔融混合法制备改性聚丙烯纤维：在聚丙烯母粒熔融与过滤后、纺丝之前，即得到熔融体，将矿粉微粒添加于熔融体内，待充分混合后再进行纺丝、冷却、牵伸工序；
(2)将步骤(1)得到的纤维束匀速添加进热辊压装置中，在此装置内，矿粉微粒被填料器均匀撒布在纤维束上下两面，即得到底层矿粉和面层矿粉，热的压辊会将聚丙烯纤维加热至半熔融状态，并使得矿粉微粒在辊制过程中充分结合在纤维表面，
(3)剩余的矿粉进行分离与回收：纤维经辊压过后，通过横向的风选机，并使纤维冷却。
所述步骤(1)中得到的改性聚丙烯纤维与添加的矿粉微粒的质量比为1：0.2—1：1。
所述矿粉微粒为大密度的矿粉:Fe4O3，铅粉等。
所述步骤(2)中采用的矿粉微粒为亲水性矿粉，如石材矿粉。
所述步骤(2)中的矿粉微粒在辊压前均经过筛分、烘干。
本发明的有益效果：
本发明通过矿粉微粒与聚丙烯纤维的熔融混合与热辊压结合法来生产一种分散性好、不易抱团的改性聚丙烯纤维，本发明制备的聚丙烯纤维同水泥基料混合后，可均匀分散在其内部，充分增强砂浆内部的粘结力，有效地控制原生裂缝的形成与发展。
本发明的工艺方法保留了原有的聚丙烯纤维生产设备，仅在原有生产流程中加入填料装置、可加热的压辊与风选机即可，具有结构简单、工艺不繁杂，改性成本低的特点。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明熔融混合法即内掺法制备改性纤维的工艺流程图；
图2为本发明热辊压结合法即外掺法制备改性纤维的工艺流程图。
图3为矿粉内外掺杂法结合的工艺流程图。
具体实施方式
结合图1、图2、图3通过如下实施例对本发明进行详细说明：
实施例1：
如1所示，将经过筛分、干燥的矿粉微粒Fe4O3加入到熔融状态的聚丙烯中，同时应搅拌使其混合均匀。此工序结束后，熔融体再经过纺丝、切断等工序即制得成品改性纤维。
如图2所示，母料熔融并纺丝之后所制成的纤维束会通过传送机构添加进热辊压装置的填料器中。矿粉微粒石材矿粉会被填料器均匀撒布在传送机构上，形成底层矿粉，随后经纤维填料器将聚丙烯纤维束摊布在底层矿粉之上。为了让纤维被矿粉微粒充分包裹，还应在其表面均匀撒布面层矿粉。纤维与矿粉被共同传送至热辊压工序。在此工序内，热辊会将纤维加热至半熔融状态，并加载适当的压力使矿粉微粒结合于半熔融的纤维之上，冷却后即制得改性聚丙烯纤维束。
在实际生产中，可使用如图3所示的工艺步骤，首先对纤维进行内掺法工艺然后进行外掺法工艺，最终形成矿粉包覆的复合矿粉纤维。
改性纤维束经切断后形成短纤维，但可能会有剩余矿粉微粒夹杂其于中，因此需通过风选机将质量较轻的矿粉微粒筛选出来，风选后，剩余的矿粉将被收集起来循环利用，而短纤维即为成品改性纤维。
聚丙烯纤维经过表面改性后，密度变大、比表面积增加、表面活性增强，大大提高了分散性，包括如下3种因素：
1、由聚丙烯纤维与矿粉结合，矿粉密度较纤维密度大，因此增大了纤维的密度，纤维质量提高到原来的两倍以上，从而减小了纤维浮力。
2、矿物为颗粒状因此包覆矿粉能够增加比表面积。
3、矿粉为灌浆料的原材料与其它原材料材质内摩擦角一致，分散性更好。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.一种易分散聚丙烯纤维的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：运用熔融混合、热辊压结合的方法，将矿粉微粒与聚丙烯复合，两方法处于同一纤维生产流程中，制得内外混掺的改性聚丙烯纤维。
2.根据权利要求1所述的一种易分散聚丙烯纤维的生产工艺，其特征在于，具体包括如下步骤：
(1)采用熔融混合法制备改性聚丙烯纤维：在聚丙烯母粒熔融与过滤后、纺丝之前，即得到熔融体，将矿粉微粒添加于熔融体内，待充分混合后再进行纺丝、冷却、牵伸工序；
(2)将步骤(1)得到的纤维束匀速添加进热辊压装置中，在此装置内，矿粉微粒被填料器均匀撒布在纤维束上下两面，即得到底层矿粉和面层矿粉，热的压辊会将聚丙烯纤维加热至半熔融状态，并使得矿粉微粒在辊制过程中充分结合在纤维表面；
(3)剩余的矿粉进行分离与回收：纤维经辊压过后，通过横向的风选机，并使纤维冷却。
3.根据权利要求2所述的一种易分散聚丙烯纤维的生产工艺，其特征在于，所述步骤(1)中得到的改性聚丙烯纤维与添加的矿粉微粒的质量比为1：0.2—1：1。
4.根据权利要求2或3所述的一种易分散聚丙烯纤维的生产工艺，其特征在于，所述步骤(1)中的矿粉微粒为大密度的矿粉。
5.根据权利要求2所述的一种易分散聚丙烯纤维的生产工艺，其特征在于，所述步骤(2)中采用的矿粉微粒为亲水性矿粉。
6.根据权利要求2所述的一种易分散聚丙烯纤维的生产工艺，其特征在于，所述步骤(2)中的矿粉微粒在辊压前均经过筛分、烘干。
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