一种用于混凝土抗裂的刚性聚合纤维生产工艺
技术领域
本发明涉及刚性聚合纤维
技术领域
，具体地说，涉及一种用于混凝土抗裂的刚性聚合纤维生产工艺。背景技术
混凝土的极限拉伸率低，一般为0.01％～0.20％，而聚丙烯纤维的拉伸率高达15％～18％，均匀散布于混凝土中的聚丙烯单丝纤维，不仅阻止了骨料的下沉，改善和易性及泌水，减少离析，而且有效地承受因混凝土收缩而产生的拉应变，延缓或阻止混凝土内部微裂缝及表面宏观裂缝的发生发展，提高混凝土的抗渗性，聚丙烯纤维混凝土受冲击荷载作用时，阻止混凝土裂缝的扩展，提高混凝土的抗冲击性、抗冻性、抗碳化性能等；
但普通的聚丙烯纤维刚性较差，同时防裂性一般，因此需要一种用于混凝土抗裂的刚性聚合纤维来改性现有技术的不足。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于混凝土抗裂的刚性聚合纤维生产工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，一方面，本发明提供一种用于混凝土抗裂的刚性聚合纤维，包括以下原料组成：聚丙烯37-52％、共混树脂5-10％、填充剂5-10％、纤维材料20-50％和抗裂粉剂3-7％。
作为本技术方案的进一步改进，所述共混树脂选自高密度聚乙烯，通过与聚丙烯共混可提升聚丙烯的刚性。
作为本技术方案的进一步改进，所述填充剂选自硅酸钙、硅灰石和碳酸钙中的至少一种，通过填充改性可在一定程度上改善聚丙烯的刚性，同时增强了韧性。
作为本技术方案的进一步改进，所述纤维材料选自玻璃纤维、碳纤维、石棉纤维和金属纤维中的至少一种，采用纤维材料改性聚丙烯具有力学性能上的提高。
作为本技术方案的进一步改进，所述抗裂粉剂通过水泥、粘结剂、砂、超细纤维和硅烷偶联剂按比例混合而成。
作为本技术方案的进一步改进，所述抗裂剂中的超细纤维选自超细天然纤维，所述超细天然纤维选自动物纤维和植物纤维中的至少一种，所述超细纤维的单丝细度为0.1-1.0dtex。
作为本技术方案的进一步改进，所述抗裂粉剂中水泥、粘结剂、砂、超细纤维和硅烷偶联剂的混合比例为5:1-2：5-10：0.005-0.05：0.0005：0.01，具有粘结力强、保水性好、强度高、抗撕裂性能优异、防渗能力强的优点。
本发明中，通过加入的共混树脂不仅可以提高聚丙烯的刚性，同时可与填充剂中的硅酸钙、硅灰石和碳酸钙混合，可补充聚丙烯和聚乙烯共混后丢失的拉伸强度和抗冲击强度，并进一步提高；
本发明中，为了避免聚丙烯和共混树脂与填充剂之间相容性较差的问题，通过抗渗粉剂对填充剂表面进行包覆改善粘结性，使得其与聚丙烯和共混树脂粘合更好。
另一方面，本发明提供了一种用于混凝土抗裂的刚性聚合纤维的生产工艺，包括上述中任意一项所述的用于混凝土抗裂的刚性聚合纤维，包括以下操作步骤：
S1、先将水泥、粘结剂、砂、超细纤维和硅烷偶联剂按比例加入至搅拌釜中，加水搅拌混合，制得抗裂粉剂备用；
S2、将聚丙烯、共混树脂加入至双螺杆挤出机中加热熔融，并搅拌混合；
S3、然后加入填充剂和少量抗裂粉剂混合；
S4、将纤维材料缓缓加入中，并升温塑化，最后挤出，烘干切粒制得聚合纤维；
S5、将抗裂粉剂均匀涂抹在聚合纤维表面，加热压实，反复操作3-5次形成成品纤维。
优选的，所述S3中，抗裂粉剂的添加量为抗裂粉剂总量的1-5％，为避免添加量过多阻碍聚合纤维的生产，同时使得聚合纤维的防裂性大大增加。
优选的，所述S5中，加热温度为190-220℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、该用于混凝土抗裂的刚性聚合纤维生产工艺中，加入的共混树脂选自高密度聚乙烯，通过与聚丙烯共混可提升聚丙烯的刚性，加入的填充剂，通过填充改性可在一定程度上改善聚丙烯的刚性，同时增强了韧性。
2、该用于混凝土抗裂的刚性聚合纤维生产工艺中，通过在制备后的聚合纤维表面涂抹抗裂粉剂，可提高成品纤维的抗裂性，当加入至混凝土中进行搅拌时，可脱离聚合纤维表面与混凝土共混，从而增加了混凝土的抗裂性。
附图说明
图1为本发明的整体流程框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1一种用于混凝土抗裂的刚性聚合纤维生产工艺，包括：
一、抗裂粉剂制备
先将水泥、粘结剂、砂、超细纤维和硅烷偶联剂按比例为为5:1-2：5-10：0.005-0.05：0.0005：0.01依次加入至搅拌釜中，加水搅拌混合，制得抗裂粉剂备用，其中，超细天然纤维选自动物纤维和植物纤维中的至少一种，超细纤维的单丝细度为0.1-1.0dtex；
二、聚合纤维制备
将聚丙烯37％、共混树脂5％加入至双螺杆挤出机中加热熔融，并搅拌混合；然后加入填充剂5％和少量抗裂粉剂混合，抗裂粉剂的添加量为抗裂粉剂总量的1-5％，为避免添加量过多阻碍聚合纤维的生产，同时使得聚合纤维的防裂性大大增加；将纤维材料50％缓缓加入中，并升温塑化，最后挤出，烘干切粒制得聚合纤维。
三、成品纤维制备
将抗裂粉剂均匀涂抹在聚合纤维表面，加热为190-220℃压实，反复操作3-5次形成成品纤维。
实施例2一种用于混凝土抗裂的刚性聚合纤维生产工艺，包括：
一、抗裂粉剂制备
先将水泥、粘结剂、砂、超细纤维和硅烷偶联剂按比例为为5:1-2：5-10：0.005-0.05：0.0005：0.01依次加入至搅拌釜中，加水搅拌混合，制得抗裂粉剂备用，其中，超细天然纤维选自动物纤维和植物纤维中的至少一种，超细纤维的单丝细度为0.1-1.0dtex；
二、聚合纤维制备
将聚丙烯41％、共混树脂7％加入至双螺杆挤出机中加热熔融，并搅拌混合；然后加入填充剂7％和少量抗裂粉剂混合，抗裂粉剂的添加量为抗裂粉剂总量的1-5％，为避免添加量过多阻碍聚合纤维的生产，同时使得聚合纤维的防裂性大大增加；将纤维材料42.5％缓缓加入中，并升温塑化，最后挤出，烘干切粒制得聚合纤维。
三、成品纤维制备
将抗裂粉剂均匀涂抹在聚合纤维表面，加热为190-220℃压实，反复操作3-5次形成成品纤维。
实施例3一种用于混凝土抗裂的刚性聚合纤维生产工艺，包括：
一、抗裂粉剂制备
先将水泥、粘结剂、砂、超细纤维和硅烷偶联剂按比例为为5:1-2：5-10：0.005-0.05：0.0005：0.01依次加入至搅拌釜中，加水搅拌混合，制得抗裂粉剂备用，其中，超细天然纤维选自动物纤维和植物纤维中的至少一种，超细纤维的单丝细度为0.1-1.0dtex；
二、聚合纤维制备
将聚丙烯45％、共混树脂8％加入至双螺杆挤出机中加热熔融，并搅拌混合；然后加入填充剂8％和少量抗裂粉剂混合，抗裂粉剂的添加量为抗裂粉剂总量的1-5％，为避免添加量过多阻碍聚合纤维的生产，同时使得聚合纤维的防裂性大大增加；将纤维材料35％缓缓加入中，并升温塑化，最后挤出，烘干切粒制得聚合纤维。
三、成品纤维制备
将抗裂粉剂均匀涂抹在聚合纤维表面，加热为190-220℃压实，反复操作3-5次形成成品纤维。
实施例4一种用于混凝土抗裂的刚性聚合纤维生产工艺，包括：
一、抗裂粉剂制备
先将水泥、粘结剂、砂、超细纤维和硅烷偶联剂按比例为为5:1-2：5-10：0.005-0.05：0.0005：0.01依次加入至搅拌釜中，加水搅拌混合，制得抗裂粉剂备用，其中，超细天然纤维选自动物纤维和植物纤维中的至少一种，超细纤维的单丝细度为0.1-1.0dtex；
二、聚合纤维制备
将聚丙烯49％、共混树脂9％加入至双螺杆挤出机中加热熔融，并搅拌混合；然后加入填充剂9％和少量抗裂粉剂混合，抗裂粉剂的添加量为抗裂粉剂总量的1-5％，为避免添加量过多阻碍聚合纤维的生产，同时使得聚合纤维的防裂性大大增加；将纤维材料27.5％缓缓加入中，并升温塑化，最后挤出，烘干切粒制得聚合纤维。
三、成品纤维制备
将抗裂粉剂均匀涂抹在聚合纤维表面，加热为190-220℃压实，反复操作3-5次形成成品纤维。
实施例5一种用于混凝土抗裂的刚性聚合纤维生产工艺，包括：
一、抗裂粉剂制备
先将水泥、粘结剂、砂、超细纤维和硅烷偶联剂按比例为为5:1-2：5-10：0.005-0.05：0.0005：0.01依次加入至搅拌釜中，加水搅拌混合，制得抗裂粉剂备用，其中，超细天然纤维选自动物纤维和植物纤维中的至少一种，超细纤维的单丝细度为0.1-1.0dtex；
二、聚合纤维制备
将聚丙烯52％、共混树脂10％加入至双螺杆挤出机中加热熔融，并搅拌混合；然后加入填充剂10％和少量抗裂粉剂混合，抗裂粉剂的添加量为抗裂粉剂总量的1-5％，为避免添加量过多阻碍聚合纤维的生产，同时使得聚合纤维的防裂性大大增加；将纤维材料20％缓缓加入中，并升温塑化，最后挤出，烘干切粒制得聚合纤维。
三、成品纤维制备
将抗裂粉剂均匀涂抹在聚合纤维表面，加热为190-220℃压实，反复操作3-5次形成成品纤维。
上述中，共混树脂选自高密度聚乙烯，通过与聚丙烯共混可提升聚丙烯的刚性；
填充剂选自硅酸钙、硅灰石和碳酸钙中的至少一种，通过填充改性可在一定程度上改善聚丙烯的刚性，同时增强了韧性；
纤维材料选自玻璃纤维、碳纤维、石棉纤维和金属纤维中的至少一种，采用纤维材料改性聚丙烯具有力学性能上的提高；
通过加入的共混树脂不仅可以提高聚丙烯的刚性，同时可与填充剂中的硅酸钙、硅灰石和碳酸钙混合，可补充聚丙烯和聚乙烯共混后丢失的拉伸强度和抗冲击强度，并进一步提高；
为了避免聚丙烯和共混树脂与填充剂之间相容性较差的问题，通过抗渗粉剂对填充剂表面进行包覆改善粘结性，使得其与聚丙烯和共混树脂粘合更好。
本发明制备的用于混凝土抗裂的刚性聚合纤维具有较好的抗裂性和力学性能，本法明制备的用于混凝土抗裂的刚性聚合纤维的相关指标，具体见表1：
表1
抗裂强度(MPa)
抗压强度(MPa)
拉伸强度(MPa)
弹性模量(GPa)
实施例1
7.5
30.1
403
4.2
实施例2
8.1
32.0
439
3.9
实施例3
9.6
35.7
453
3.5
实施例4
7.9
29.8
431
3.7
实施例5
7.1
31.7
401
4.1
根据表1所示，采用本发明制备的用于混凝土抗裂的刚性聚合纤维，实施例1-5中，聚合纤维均有较好的力学性能，当将聚丙烯45％、共混树脂8％、填充剂8％、纤维材料35％时，聚合纤维的力学性能和抗裂性达到了最佳，因此可以看出，实施例3中材料用量制备下的用于混凝土抗裂的刚性聚合纤维综合性能更好。
对比例1一种用于混凝土抗裂的刚性聚合纤维生产工艺，包括：
聚合纤维制备
将聚丙烯45％、共混树脂8％加入至双螺杆挤出机中加热熔融，并搅拌混合；然后加入填充剂8％；将纤维材料35％缓缓加入中，并升温塑化，最后挤出，烘干切粒制得聚合纤维。
对比例2一种用于混凝土抗裂的刚性聚合纤维生产工艺，包括：
一、抗裂粉剂制备
先将水泥、粘结剂、砂、超细纤维和硅烷偶联剂按比例为为5:1-2：5-10：0.005-0.05：0.0005：0.01依次加入至搅拌釜中，加水搅拌混合，制得抗裂粉剂备用，其中，超细天然纤维选自动物纤维和植物纤维中的至少一种，超细纤维的单丝细度为0.1-1.0dtex；
二、聚合纤维制备
将聚丙烯45％加入至双螺杆挤出机中加热熔融，并搅拌混合；然后加入填充剂8％和少量抗裂粉剂混合，抗裂粉剂的添加量为抗裂粉剂总量的1-5％，为避免添加量过多阻碍聚合纤维的生产，同时使得聚合纤维的防裂性大大增加；将纤维材料35％缓缓加入中，并升温塑化，最后挤出，烘干切粒制得聚合纤维。
三、成品纤维制备
将抗裂粉剂均匀涂抹在聚合纤维表面，加热为190-220℃压实，反复操作3-5次形成成品纤维。
对比例3一种用于混凝土抗裂的刚性聚合纤维生产工艺，包括：
一、抗裂粉剂制备
先将水泥、粘结剂、砂、超细纤维和硅烷偶联剂按比例为为5:1-2：5-10：0.005-0.05：0.0005：0.01依次加入至搅拌釜中，加水搅拌混合，制得抗裂粉剂备用，其中，超细天然纤维选自动物纤维和植物纤维中的至少一种，超细纤维的单丝细度为0.1-1.0dtex；
二、聚合纤维制备
将聚丙烯45％、共混树脂8％加入至双螺杆挤出机中加热熔融，并搅拌混合；将纤维材料35％缓缓加入中，并升温塑化，最后挤出，烘干切粒制得聚合纤维。
三、成品纤维制备
将抗裂粉剂均匀涂抹在聚合纤维表面，加热为190-220℃压实，反复操作3-5次形成成品纤维。
对比例4一种用于混凝土抗裂的刚性聚合纤维生产工艺，包括：
一、抗裂粉剂制备
先将水泥、粘结剂、砂、超细纤维和硅烷偶联剂按比例为为5:1-2：5-10：0.005-0.05：0.0005：0.01依次加入至搅拌釜中，加水搅拌混合，制得抗裂粉剂备用，其中，超细天然纤维选自动物纤维和植物纤维中的至少一种，超细纤维的单丝细度为0.1-1.0dtex；
二、聚合纤维制备
将聚丙烯45％、共混树脂8％加入至双螺杆挤出机中加热熔融，并搅拌混合；然后加入填充剂8％；将纤维材料35％缓缓加入中，并升温塑化，最后挤出，烘干切粒制得聚合纤维。
三、成品纤维制备
将抗裂粉剂均匀涂抹在聚合纤维表面，加热为190-220℃压实，反复操作3-5次形成成品纤维。
本发明制备的用于混凝土抗裂的刚性聚合纤维，具有较好的力学性能和抗裂性，与其加入的抗裂粉剂、共混树脂和填充剂有较大关系，为了验证相关的技术方案，申请人进行了如下的试验：
对比例1-3：采用实施例3的方法，在去除抗裂粉剂、共混树脂和填充剂的情况下，检测制备的聚合纤维的相关指标；
对比例4：采用实施例3的方法，在聚合纤维制备工艺中去除添加的抗裂粉剂的情况下，检测制备的聚合纤维的相关指标，具体见表2：
表2
根据表2所示，对比例1中，在去除抗裂粉剂的情况下，聚合纤维的抗裂性达到了最低，对比例2-3中，在去除共混树脂的情况下，聚合纤维的抗压强度、拉伸强度最低，同时弹性模量增加，对比例4中，在聚合纤维制备工艺中去除添加的抗裂粉剂的情况下，聚合纤维的抗压强度、拉伸强度有不同程度的降低，因此可以看出，本发明材料用量下制备的用于混凝土抗裂的刚性聚合纤维，力学性能和抗裂性更好。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
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