本發(fā)明涉及纖維材料制備領域,尤其涉及一種瀝青混凝土用高分散性高強高模PAN纖維及其制備方法。
背景技術:
聚丙烯腈纖維(PAN纖維)在產業(yè)用領域發(fā)展迅猛,尤其高強高模PAN主要用于制備預氧絲、碳纖維及瀝青混凝土增強材料。德國拜耳、赫斯特、考陶爾公司等,尤其日本Toray公司,在高強高模PAN纖維制備技術上走在世界前列。
連云港中復神鷹是我國高強高模PAN纖維的技術引導者,其生產規(guī)模、技術先進性均在國內位列第一,其他研究機構還有蘇恒神、威海拓展、蘭州藍星以及吉林江城等。
雖然國內在PAN建筑應用領域取得了一定的進展,但其在高分散性方面仍有待提高。由于PAN短纖投入瀝青混凝土中極易團聚,分散性差,纖維與瀝青界面相互作用力低,導致難以起到增強效果。本專利通過在高強高模PAN纖維表面包覆一層瀝青,旨在提供一種瀝青混凝土用高分散性高強高模PAN纖維及其制備方法,從而提高PAN纖維在瀝青混凝土中的分散性,同時起到增強瀝青混凝土的作用。
技術實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于提供一種瀝青混凝土用高分散性PAN纖維及其制備方法,通過在高強高模PAN纖維表面包覆一層瀝青,能夠有效地提高PAN纖維在瀝青混凝土中的分散性,進而使得添加PAN纖維后的瀝青混凝土的抗疲勞性、抗剝落性、高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性等性能得到極大改善,防止瀝青路面過早產生車轍等損壞。
為實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提出的瀝青混凝土用高分散性PAN纖維,包括PAN纖維和瀝青,所述瀝青包覆在所述PAN纖維表面。
進一步的,在所述瀝青混凝土用高分散性PAN纖維中,所述PAN纖維的拉伸為700~1500MPa。
進一步的,在所述瀝青混凝土用高分散性PAN纖維中,所述PAN纖維模量為10~30Gpa。
進一步的,在所述瀝青混凝土用高分散性PAN纖維中,所述PAN纖維的直徑為8~15μm。
進一步的,在所述的瀝青混凝土用高分散性PAN纖維中,所述瀝青采用的型號為50號、70號、90號或者110號瀝青。
進一步的,在所述的瀝青混凝土用高分散性PAN纖維中,所述PAN纖維外層包覆的瀝青質量占PAN纖維質量的3~10%。
本發(fā)明還提出了一種瀝青混凝土用高分散性PAN纖維的制備方法,包括以下步驟:
(a)制備PAN紡絲溶液;
(b)對所述PAN紡絲溶液采用干噴濕紡制成PAN纖維;
(c)對步驟(b)獲得的PAN纖維表面進行瀝青包覆處理。
進一步的,在所述瀝青混凝土用高分散性PAN纖維的制備方法中,所述PAN纖維的拉伸強度為700~1500MPa,模量為10~30Gpa,直徑為8~15μm。
進一步的,在所述瀝青混凝土用高分散性PAN纖維的制備方法中,在步驟(b)中所述PAN纖維的紡絲速度為100~400m/min。
進一步的,在所述瀝青混凝土用高分散性PAN纖維的制備方法中,在步驟(c)中所述瀝青包覆前預加熱溫度為180~230℃。
與現(xiàn)有技術相比,本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在:通過在高強高模PAN纖維表面包覆一層瀝青,能夠有效地提高PAN纖維在瀝青混凝土中的分散性,并使得添加包覆有瀝青的PAN纖維后的瀝青混凝土彎拉應變和彎拉強度均提高30%以上,極大改善了瀝青混凝土的抗疲勞性、抗剝落性、高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性等性能,從而防止瀝青路面過早產生車轍等損壞。
附圖說明
圖1為本發(fā)明一實施例高分散性PAN纖維中瀝青包覆處理工藝;
圖2為本發(fā)明一實施例高分散性PAN纖維的制備流程工藝。
具體實施方式
下面將結合示意圖對本發(fā)明的瀝青混凝土用高分散性PAN纖維進行更詳細的描述,其中表示了本發(fā)明的優(yōu)選實施例,應該理解本領域技術人員可以修改在此描述的本發(fā)明,而仍然實現(xiàn)本發(fā)明的有利效果。因此,下列描述應當被理解為對于本領域技術人員的廣泛知道,而并不作為對本發(fā)明的限制。
如圖1所示,本發(fā)明提出的瀝青混凝土用高分散性PAN纖維,包括PAN纖維1和瀝青2,所述瀝青2包覆在所述PAN纖維1表面。
具體的,在本實施例中,所述的PAN纖維1拉伸強度為700~1500MPa,模量為10~30Gpa,直徑為8~15μm,這種高強高模的PAN纖維的添加能夠有效改善瀝青混凝土的性能。
優(yōu)選的,在本實施例中,所述瀝青2采用的型號為50號、70號、90號或者110號瀝青,所述PAN纖維1外層包覆的瀝青2質量占PAN纖維1質量的3~10%。
本發(fā)明還提出了一種瀝青混凝土用高分散性PAN纖維的制備方法,包括以下步驟:
(a)制備PAN紡絲溶液;
(b)對所述PAN紡絲溶液采用干噴濕紡制成PAN纖維;
(c)對步驟(b)獲得的PAN纖維表面進行瀝青包覆處理。
在本實施例中,所述PAN纖維的拉伸強度為700~1500MPa,模量為10~30Gpa,直徑為8~15μm,因此所述PAN纖維為高強高模PAN纖維。
步驟(b)所述PAN紡絲溶液的干噴濕紡制備PAN纖維的工藝流程如圖2所示,紡絲原液依次經(jīng)過干噴濕紡、凝固浴、多級水洗、熱水牽伸、上油、干燥致密化、蒸汽牽伸和卷繞原絲八個工藝單元,在本實施例中,通過對凝固浴的組成、濃度、溫度,熱水牽伸,蒸汽牽伸和干燥致密化的技術優(yōu)化調控,獲得所述高強高模PAN纖維。此外,本實施例中,所述高強高模PAN纖維還可以采用外界提供的PAN纖維成品。
優(yōu)選的,在本實施例中,在步驟(b)中所述PAN纖維1的紡絲速度為100~400m/min,在步驟(c)中所述瀝青2包覆前需預加熱至180~230℃。
具體的,在本實施例中,步驟(c)中的瀝青包覆處理工藝如圖1所示,首先使得紡絲獲得的所述高強高模PAN纖維1經(jīng)過導輥3,然后通過一裝有瀝青2的浴鍋,從而在PAN纖維1表面均勻涂覆瀝青2,進而得到表面包覆有一層瀝青2的PAN纖維1,然后再次通過導輥3,經(jīng)冷卻切斷得到本專利所提出的瀝青混凝土用高分散性PAN纖維。
綜上,在本發(fā)明實施例提供的瀝青混凝土用高分散性PAN纖維中,通過在高強高模PAN纖維表面包覆一層瀝青,能夠有效地提高PAN纖維在瀝青中的分散性,并使得添加包覆有瀝青的PAN纖維后的瀝青混凝土彎拉應變和彎拉強度均提高30%以上,極大改善了瀝青混凝土的抗疲勞性、抗剝落性、高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性等性能,從而防止瀝青路面過早產生車轍等損壞。
上述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已,并不對本發(fā)明起到任何限制作用。任何所屬技術領域的技術人員,在不脫離本發(fā)明的技術方案的范圍內,對本發(fā)明揭露的技術方案和技術內容做任何形式的等同替換或修改等變動,均屬未脫離本發(fā)明的技術方案的內容,仍屬于本發(fā)明的保護范圍之內。