[发明专利]建筑增强用聚丙烯腈短切纤维的制备方法

说明书

本发明涉及一种建筑增强聚丙烯腈短切纤维的制备方法，主要解决现有技术中存在的短切纤维单丝强度差的问题。通过采用包括以下步骤的制备方法：1)原丝制备：经计量的纺丝原液经过凝固成型、多级凝固牵伸、多级热水牵伸、水洗、一次上油、干燥致密化、蒸汽牵伸、热定型、二次上油、油剂再干燥后获得聚丙烯腈纤维原丝；2)纤维短切：原丝经过短切机进行短切，获得建筑增强聚丙烯腈短切纤维，其中，水洗过程采用先机械振动水洗后超声振动水洗，水洗后纤维中二甲基亚砜含量小于等于0.3wt％的技术方案，较好地解决了该问题，可用建筑增强聚丙烯腈短切纤维的工业生产中。

技术领域

本发明涉及一种建筑增强聚丙烯腈短切纤维的制备方法。

背景技术

水泥材料是建筑材料中广泛使用的一种基料，它具有可加工性能好、施工工艺简单、价格低廉等一系列优势在建筑基础、墙体砌筑和室内外抹灰等方面得到了广泛的应用。但同时也存在易开裂、脆性大等缺点，在水泥建筑材料中加入有机或无机纤维是一种广泛使用的抑制水泥材料脆性开裂的方法。20世纪70年代就实现了玻璃纤维在水泥混凝土中的工业化应用。

可用于水泥建筑材料使用的有机合成纤维有聚丙烯腈纤维、芳纶纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维、聚乙烯纤维、聚酯纤维、聚酰亚胺纤维等。聚丙烯腈纤维具有与砂浆基体接触好、耐酸碱、耐高温、价格低廉等优点，得到了广泛的使用。

聚丙烯腈纤维制备方式有多种，按其制备过程分为一步法和两步法，其中一步法具有经济性高的优点得到了广泛的使用。以二甲基亚砜为溶剂的一步法制备聚丙烯腈纤维还具有纺丝原液固含量高的优点。

二甲基亚砜一步法制备水泥砂浆增强聚丙烯腈短切纤维制备过程包括聚合、脱单、脱泡、凝固成型、多级凝固牵伸、多级热水牵伸、水洗、一次上油、干燥致密化、蒸汽牵伸、热定型、二次上油、油剂再干燥、短切等步骤。制备过程中的各个步骤均为影响纤维力学性能、纤维与水泥砂浆结合力，最终影响到水泥砂浆的应力开裂性能。其中的水洗过程主要是通过扩散置换纤维中残余的二甲基亚砜溶剂。水洗后纤维中残余的二甲基亚砜，一方面或将影响后续干燥致密化中纤维高分子有序结构的形成；另一方面，二甲基亚砜挥发或将在纤维中形成孔洞，影响纤维性能。

值得注意的是，水洗后纤维中二甲基亚砜的残余量与生产能耗密切相关，纤维中二甲基亚砜含量越低，生产中所消耗的能量和水量将越高，将增加纤维的生产成本。因此在纤维制备过程中控制纤维中二甲基亚砜含量值在一个不影响纤维后续力学性能值附近，将有助于减少生产成本。

日本专利JP58120811A，JP60021905A，JP61163149A，JP06115989A，JP08003812A公开了5篇建筑增强聚丙烯腈纤维的制备过程，但是上述专利未明确水洗后纤维中溶剂对纤维和纤维增强水泥材料力学性能的影响，更未给出水洗后纤维中合适的溶剂含量，存在明显不足。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明主要解决现有技术中存在的短切纤维单丝强度差的问题。本发明通过一种建筑增强聚丙烯腈短切纤维的制备方法，较好地解决了该问题，具有短切纤维单丝强度高的优点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种建筑增强聚丙烯腈短切纤维的制备方法，包括以下步骤：

(1)原丝制备：经计量的纺丝原液经过凝固成型、多级凝固牵伸、热水牵伸、一次上油、干燥致密化、蒸汽牵伸、热定型、二次上油、油剂干燥后获得聚丙烯腈纤维原丝；

(2)纤维短切：将步骤(1)得到的聚丙烯腈纤维原丝经过短切机进行短切，获得建筑增强聚丙烯腈短切纤维；

其中，所述水洗过程采用先机械振动水洗后超声振动水洗，水洗后纤维中二甲基亚砜含量小于等于0.3wt％。

上述技术方案中，所述机械振动水洗方式可采用八角辊、十二角辊等方式。