UHMWPE纤维表面复合处理对水泥砂浆性能的影响-论文.pdf

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1、UHMWPE纤维表面复合处理对水泥砂浆性能的影响李刚(安徽省蚌埠市公路管理局，安徽蚌埠233000)摘要：文章介绍分别采用铬酸、偶联剂和二者复合方式处理UHMWPE纤维，研究了处理后纤维韵浸润性能、断裂强度及其对砂浆力学性能的影响。结果表明，与未处理纤维相比，处理后的纤维具有更好的亲水性能，复合处理方法处理的单纤维接触角降低达74．6％。铬酸处理纤维能够降低纤维的断裂强度，但不会影响其在砂浆中的性能。复合处理方法处理纤维能够明显提高砂浆的抗折强度，提高幅度为27．8％，而在抗压强度方面表现并不明显。弯曲韧性方面，复合处理后纤维砂浆具有较好的抗挠承载能力。复合处理后纤维砂浆的Is、11o、

2、12o值分别比处理前提高了15．2％、32．5％、45．8％。关键词：超高相对分子质量聚乙烯；砂浆；处理中图分类号：TU528．58文献标识码：A文章编号：1673-5781(2014)04—0513—04tex，断裂伸长率为2．2％～3％，结晶度为74％，模量0引言为95GPa，长度为10mm，拉伸强度为2．4GPa，单丝超高相对分子质量聚乙烯(Ultra—highmolecular线密度为2～9g／kin。重铬酸钾(KCr。0)由四川weightpolyethylene，简称UHMWPE)纤维作为当省某化学公司生产；硅烷偶联剂(KH一550)含量≥今世界三大高性能纤维(包括芳纶、碳纤

3、维)之一，具98．0％；水泥为42．5R级普通硅酸盐水泥。有高强度、高模量、低密度及耐腐蚀等优异性能，已经1．2实验方法广泛应用在航空航天、海洋作业及军事装备等领域1．2。1UHMWPE纤维处理中l】]，但以水泥为基体的复合材料研究较少。(1)铬酸处理过程。利用铬酸表面处理UHM—由于UHMWPE分子链中不含极性基团，使WPE纤维，配制铬酸溶液的质量比为浓硫酸：重铬UHMWPE纤维表面呈惰性，与基体树脂间的界面酸钾：水一25：2：1。处理温度为80℃，处理时间粘接性能较差，影响其在复合材料领域的应用，因此，为lh。利用水洗处理后纤维表面的铬酸残留物，在对UHMWPE纤维进行表面处理显得尤

4、为重要。目6O℃下干燥即得处理后纤维。前对UHMWPE纤维的表面处理已有很多方法，如(2)偶联剂处理过程。利用硅烷偶联剂KH一550等离子体处理、光氧化表面处理和辐射接枝处理等。处理UHMWPE纤维，将偶联剂溶于乙醇水溶液中，这些方法均存在较多的不足之处，如等离子体表面处配制质量分数为2％的表面活性剂。为了提高纤维理法的设备连续化程度和稳定性较差；光氧化表面处与偶联剂的接触程度，使用超声波将纤维与所得的表理和辐射接枝处理设备投资很高，最佳工艺条件不好面活性剂混合，混合反应时间为10min，反应温度为掌握，工业化生产困难[2]。本文采用铬酸和偶联剂60℃。使用丙酮冲洗纤维后，在6O℃下干燥

5、即得处复合处理UHMWPE纤维，以期改善纤维表面粘接理后纤维。性和浸润性，达到提高纤维水泥复合材料的力学性能(3)复合处理过程。取用在室内条件下放置时的目的，为该纤维在水泥基中的应用提供科学依据。间较长的铬酸处理后的纤维，利用偶联剂处理过程，对该纤维再处理得到复合处理纤维。1实验1．2．2试样制备1．1实验材料．水泥与砂的质量配比为1：l，水与水泥的质量自制UHMWPE纤维，性能如下：纤度为1500配比为0．4，纤维的体积掺量为2％。首先将纤维加收稿日期：2o14—05—09；修改日期：2o14—06—06作者简介：李刚(1964一)，男，安徽利辛人，安徽省蚌埠市公路管理局高级工程师．《

6、工程与建设》2o14年第28卷第4期513入水泥和砂中，在搅拌机内低速搅拌30S，在30s内失L7_8_。水解后的偶联剂产生的基团较稳定，与空气均匀加入水，搅拌30S；再高速搅拌时间为120s，制接触后不容易被氧化，表现出较好的接触角保持率。作40mmX40mmX160mm纤维砂浆试样。养护(2)处理前、后纤维的接触角。由于未处理的纤28d后，测试砂浆的抗折、抗压和弯曲韧性。．维表面不含任何活性基团，单纤维接触角达84．3。，将上述纤维处理方法所成型的纤维砂浆试件进浸润性能很差，在水泥基体中的分散性差，无法与基行编号，即A为素砂浆；B、Bz、B3、B4分别为未处理体形成均匀的复合材料。而

7、经过处理后纤维接触角及其砂浆、铬酸处理及其砂浆、KH570处理及其砂均有不同程度的降低，其中铬酸处理、偶联剂处理和浆、复合处理及其砂浆。复合处理方法处理的单纤维接触角分别降低了1．2．3试样测试8．9％、60．7％、74．6％。利用河北沧州鑫鑫路业建材仪器有限公司生产铬酸对纤维氧化作用产生的基团使纤维具有的KZJ一5000水泥电动抗折试验机和TYE一300液压一定的亲水性能[9]。而偶联剂吸附在纤维表面，形式水泥压力试验机，参照文献