原文传递
高强高模聚丙烯腈纤维疏水改性及应用
| 论文题名： | 高强高模聚丙烯腈纤维疏水改性及应用 |
| 关键词： | 沥青复合材料;聚丙烯腈纤维;疏水性改性剂;水性环氧树脂;含氟阴离子表面活性剂;路用性能 |
| 摘要： | 聚丙烯腈（PAN）纤维强度高、化学性质稳定，与沥青相容性好，用作沥青混凝土的增强材料可以改善沥青混合料路面的高温抗形变能力和高温抗开裂等性能。但目前常规的聚丙烯腈纤维在沥青体系中的分散性较差，直接混合使用在沥青基体中易发生纠结成团，影响沥青复合材料的力学性能。因此，改善聚丙烯腈纤维在沥青基体中的分散性能是提升纤维增强沥青复合材料力学性能的关键。 本文利用磷酸与环氧树脂E20为原料制备了一种新型水性环氧树脂（PAERK）。通过对反应时间、反应温度、反应投料比的探讨，综合考量环氧值、转化率、水溶性、粒径等因素，最终确定了水性环氧树脂的最佳合成工艺。随后以水性环氧树脂与含氟阴离子表面活性剂（FP-6812）等进行复配，制得聚丙烯腈疏水性改性剂（PAERKF），与FP-6812、氧化石墨烯（GO）等进行复配，制得高疏水聚丙烯腈改性剂（GO/PAERKF）。 通过对反应时间、反应温度、反应投料比的探讨，综合考量环氧值、转化率、水溶性、粒径等因素，最终确定了水性环氧树脂的最佳合成工艺为：以磷酸和环氧树脂E20为原料，丙酮与水为溶剂，投料比为n（E20）∶n（H3PO4）=1∶2.2，反应温度为70℃，反应时间为4h。使用研制的改性剂对PAN纤维进行了表面处理，研究了改性剂的应用性能，改性前后聚丙烯腈纤维表面形貌、分散性、接触角等性能测试表明：最佳改性剂使用乳液浓度为0.6%，PAERKF最佳含氟量为0.15%，最佳改性施覆量为5.0mg/g，氧化石墨烯最佳含量为0.06%，经PAERKF施覆改性后的PAN纤维与水的接触角可达146.94°，在环氧树脂基体中的分散系数可达β=0.89；GO/PAERKF中氧化石墨烯最佳含量为0.06%，经GO/PAERKF施覆改性后的PAN纤维与水的接触角可达151.21°，在环氧树脂基体中的分散系数可达β=0.94。 最后，以未经表面改性处理的PAN纤维与经两类改性剂改性的PAN纤维为增强材料，以70#道路石油沥青为基体，按比例拌入河沙，制备了PAN纤维增强沥青复合材料。并采用万能材料试验机对沥青复合材料的力学性能进行了测试。结果表明经PAERKF处理的PAN纤维使沥青复合材料弯曲强度提高了34.98%，压缩强度提高了37.29%，经GO/PAERKF处理的PAN纤维使沥青复合材料弯曲强度提高了37.53%，压缩强度提高了49.46%，使用GO增强改性剂处理的纤维其沥青复合材料的弯曲强度和压缩强度增幅分别为，说明经两种改性剂处理后的纤维均使沥青复合材料的力学性能得到了明显提升，GO增强型改性剂的改性效果更为突出。 |
| 作者： | 左春龙 |
| 专业： | 化学工程与技术 |
| 导师： | 周存 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津工业大学 |
| 学位年度： | 2020 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
