[发明专利]用于无机粘合剂应用的复合纤维

说明书

不同材料的纤维被广泛应用于无机粘合剂组合物中以改善最终固化复合材料的性质。当在无机粘合剂浆料中使用大量的纤维时，出现了由于不平均分布的纤维内容物所造成的可加工性降低的问题。本发明的纤维使得在使用大量纤维的同时，不损失可加工性，并且特别地用于控制复合浆料混合物的流变性。根据本发明的纤维为包含第一疏水性聚合物和第二亲水性聚合物的双组分纤维，并且其可通过以下方法获得：‑单轴拉伸第一聚合物片材；‑氧化所述第一聚合物片材的一侧；‑用所述第二聚合物涂覆所述第一聚合物片材的氧化侧；‑干燥所得双组分基底；‑将干燥的双组分基底切成所需尺寸的纤维。

技术领域

含纤维的复合材料已广泛地应用于例如涂料、地板覆盖物、轮胎、合成革，以及用于强化、控制裂缝和减少收缩的水泥质或无机粘合剂复合材料中。在使用短纤维丝或短纤维束或通常具有不同长度的纤维丝时或需要将其计量加入并混入复合混合物中时，这种纤维制品的处理常常是困难的。纤维具有组装成纤维球、纤维簇或纤维巢的特性，因此它们在混合物中通常表现出低的分散性。特别是在施用小纤维丝(如微纤维)时，纤维在无机粘合剂浆料中的相应分散性是具有挑战性的。由于比钢纤维具有更好的耐久性，因此这个问题对于具有商业意义的短聚合纤维而言是最明显的。

短切纤维被用于纺织品、无纺布、地毯、垫衬物、过滤器、复合材料的增强材料，或甚至是水力压裂等各种应用。在所有这些应用中，由于大量随机取向的单根纤维丝，因此难以处理干燥的短纤维。此外，它们的空气传播能力可由于吸入(例如石棉、玻璃纤维、聚合物纤维等)而危害健康，并且在处理这种纤维材料的人群中可引发呼吸系统疾病或甚至是癌症。

为了有助于安全处理，将纤维用作悬浮液(水性或有机溶剂)或聚合物/树脂介质或在其中使用。为了制备纤维悬浮液，将纤维从袋中加入到混合槽中。为了适当地分散，需要进行有效地混合，特别是对于在有机介质中的玻璃或聚合物纤维或在水中的疏水纤维。在这些情况下，它们具有聚集的自然趋势并且不均匀地分布在整个介质基质中。通常可以使用分散助剂。另外，可以向悬浮液中加入流变改性剂以获得可泵送的悬浮液。

US 5,019,211公开了温度敏感的双组分合成纤维，其在加热时会卷曲以制成起皱的纤网。这些纤维在造纸工业中被用于增加纤维素纤维产品的体积。

JP2000203906记载了用于增强水泥的纤维，其中纤维被可分解的树脂所覆盖或涂覆。所得的纤维为盘绕形、椭圆形或多边形。该方法由于纤维材料的复杂和苛刻的制备而受到限制。

EP 2206848公开了由纤维形成的胶囊，所述纤维形成为被水溶性胶进一步包裹或覆盖的盘绕元件。在钢筋混凝土生产过程中，使用胶囊以引入增强纤维。将胶囊加入到干燥的混凝土混合物中，均匀分布，并且在加入水后所覆盖的胶囊变松散，从而使纤维释放到混凝土混合物中。该方法的特征还在于要求很高，这是因为它需要若干准备步骤，如纤维的初始卷绕，然后进行胶囊制备。

因此，现有技术没有提供或实现增强纤维在任何混凝土或无机粘合剂混合物中的简单和令人满意的分散。在许多情况下，不均匀分布的纤维簇导致不充分的强化性能，并且使各种固化的混凝土产品的表面具有潜在的不良外观。因此，仍然需要改进和提供简单、安全、成本有效且有效地制备、处理、输送和分散的短纤维，用于一般的浆料制备，特别是用于无机粘合剂混合物。

背景技术

本发明解决了在将短纤维用于无机粘合剂制剂或混合物中时所出现的基本问题，所述无机粘合剂制剂或混合物为例如水泥质、粘合剂混合物，包括铝硅酸盐、石膏或基于地质聚合物的混合物。原则上，所得到的水泥质纤维复合材料在稳定性方面的性能基本上可以简单地通过添加更多量的纤维或增加纤维丝的长度来改善。较长的纤维使得界面摩擦(纤维桥接强度)更高，从而在最终复合材料中产生较高的抗拔力。然而，这也影响无机粘合剂混合物的流变性。随着纤维含量或纤维长度的增加，混合物的流动性和相应的可操作性显著降低。

此外，所得固化的无机粘合剂材料的拉伸应变能力与纤维分散性密切相关，并且最终决定了纤维桥接强度。流变学参数(即砂浆或混凝土的流速和塑性粘度)与纤维含量和纤维分散度之间也存在着密切的相关性。