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1、聚丙烯腈纤维在建筑方面的应用摘要：将聚丙烯腈纤维加在道路、桥梁等建筑所用混凝土中提高了其性能。关键词：聚丙烯腈纤维；混凝土；抗裂性；建筑一、前言水泥钢筋混凝土是我国公路建设中广泛采用的路面结构形式之一。它具有强度高、耐久性好等优良性能,但混凝土作为一种多孔性的脆性材料,其抗拉强度低、韧性差,极易形成裂缝。因此为了减少路面早期裂缝的产生,广大技术人员一直在尝试采用各种新材料如钢纤维、聚丙烯腈纤维等添加至混凝土中,增强混凝土抗裂性和韧性,以达到预防混凝土出现早期裂缝的效果。二、结构式2.1名称：聚丙
2、烯腈2.2英文名：PANpolyacrylonitrile2.3俗名：腈纶（国内）奥纶、开司米纶（国外）2.4化学名称：聚丙烯腈2.5分子式：2.6单体:CH2=CH-CN2.7聚合物属于无规共聚物：……M1M1M2M1M3M2M1M2M3M1……[1]三、制备方法3.1法一：水相悬浮聚合法：该法常采用水溶性氧化还原体系过硫酸钾-硫代硫酸钠氧化还原体系为引发剂，该引发剂在水中生成自由基·OH和HSO3·首先激发溶在水中的丙烯腈，生成丙烯腈自由基，丙烯腈自由基在触发自由基链反应使之进入链增长阶段。
3、上述反应活化能仅为4650KJ/mol，反应在50摄氏度下就能进行，有利于抑制副反应但溶液的pH会影响反应进行，所以必须严格控制反应过程的pH值。最后可以通过重合终止，两活性链彼此相碰使活性消失。该法属于非均相溶液聚合，所得聚合物不断地呈絮状沉淀析出，经气提出去为反应单体，然后过滤出去盐分，在干燥风送到料仓。之后溶剂一定配比制成胶，过滤后在溶剂溶液中经双扩散形成初生纤维，在洗去溶剂，烘干、卷曲、定型，成品打包出厂[2]。3.2法二：均相溶液聚合：聚丙烯腈纤维大多由三元共聚物制得,丙烯腈占90%～
4、94%,第二单体加入量为5%～8%,第三单体为013%～210%。常用的第二单体有丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯和丙烯酰胺等。第三单体分两大类:一类是对阳离子染料有亲和力,含有羧基或磺酸基团的单体,如丙烯磺酸钠、甲基丙烯磺酸钠、甲基丁二酸(又名衣康酸)、对-乙烯基苯磺酸钠等;另一类对酸性染料有亲和力,含有胺基、酰胺基、啶等的单体,如乙烯吡啶,含有碱性染色基团的α2甲基乙烯吡啶等。腈纶的原料丙烯腈由石油裂解的副产品丙烯制得,由丙烯、液氨以及氧气在400℃～500℃下发生气、固相催化反应制取(
5、丙烯-氨氧化法)。由于聚丙烯腈共聚物加热到230℃以上时只发生分解而不熔融,因此,它不能像涤纶、锦纶纤维那样进行熔融纺丝,而采用溶液纺丝的方法。根据所用溶剂的不同分为均相溶液聚合和非均相溶液聚合。均相溶液聚合所用的溶剂既能溶解单体,又能溶解反应所生成的聚合体,反应完毕后,聚合液可直接用于纺丝,故又称腈纶生产一步法。如浓硫氰酸钠水溶液、浓氯化锌水溶液、硝酸、二甲基亚砜(DMSO)、二甲基甲酰胺(DMF)和二甲基乙酰胺(DMAC)为溶剂聚合,则可采用均相溶液聚合[3]。四、性能腈纶是三大合成纤维之一
6、，具有许多较好的性能4.1弹性。仅次于涤纶，比锦纶高约2倍，有较好的保形性[3]。4.2耐热性。具有较强的耐热性，软化温度为190℃～240℃4.3耐旋光性。腈纶的耐旋光性是所有合成纤维中最好的，露天暴晒1年,强度仅下降20%。4.4腈纶耐酸、氧化剂和一般有机溶剂,但不耐碱。4.5聚丙烯腈纤维加在混凝土中提高了混凝土的抗压强度，劈拉强度。聚丙烯腈纤维的主要物理性能参数见下表[4]表1聚丙烯腈纤维的物理性能项目长度/mm纤度/dtex比重/g.cm3抗拉强度/MPa弹性模量/GPa延伸率/%每克根
7、数/根软化温度/℃指标6201.91.18>50017.114-20876000190℃～240℃五、应用5.1 随着我国经济建设的增长和基建事业的提高,混凝土材料以其优良的强度高、耐久性好、价格便宜、原料易得、制备简单以及自身受温度、水的影响较小的特性,越来越受到重用,但是其自身也存在其固有弱点,如:混凝土抗变形能力差、耐磨性差、抗渗性差、抗高温性能差等缺点,从而限制了它的应用范围和效果。聚丙烯腈纤维混凝土是近年来发展起来的一种性能优异且应用广泛的新型复合材料。与普通混凝土相比,聚丙烯腈纤维混
8、凝土在延性、耐久性、抗冲击性、抗疲劳性、抗折强度、抗弯强度等方面具有优异的特性。聚丙烯腈纤维混凝土是聚丙烯腈纤维增强混凝土的简称,通常是采用水泥净浆、砂浆或者混凝土为基体,以非连续的短纤维或者连续的长纤维作为增强材料,所组成的水泥复合材料。聚丙烯腈纤维在混凝土中的作用有三方面:①作为非结构性补强材料,减少收缩,提高混凝土抗裂能力,减少直至避免表面发裂或龟裂。②减少泌水、离析,改善混凝土结构的均匀性,全面提高耐磨、抗冻、抗渗、抗冲击、抗疲劳等性能。③改变混凝土中原生裂缝的形态,改善混凝土内部的应力
