UHMWPE纤维表面处理及其水泥砂浆性能研究

摘要

UHMWPE纤维具有重量轻、柔曲性好、高强度、高模量、耐腐蚀和耐磨损等特点,主要用于绳缆、防护用品以及防割、防刺等方面。但是纤维缺乏极性基团,亲水性差,难以在水泥基体中分散并与水泥基体形成良好的界面粘结,限制了纤维在水泥基体领域中的应用,因此需对UHMWPE纤维进行表面处理。目前对UHMWPE纤维的处理方法有很多,但这些方法存在很多不足甚至缺陷之处。另外,对于UHMWPE纤维在以水泥为基体的材料中的应用研究较少。
　　本文选择具有代表性的铬酸处理液、硅烷偶联剂、聚乙烯醇和羟丙甲纤维素,以及自行研制的新型活性剂SCA-PAA-C分别处理UHMWPE纤维,采用接触角法、扫描电镜(SEM)和单丝强力试验表征纤维表面浸润性、表面特征及强度的变化,研究了处理时间对纤维表面性能的影响和处理的时效性,利用水洗法探讨了纤维表面处理与分散效果的关系,建立了分散误差与纤维砂浆强度的关系,利用抗折、抗压强度试验,低温、高温试验和弯曲韧性试验考察了纤维砂浆的力学方面的性能。
　　研究表明,与高纤度纤维相比,铬酸对低纤度纤维的处理效果较好。经过铬酸处理后的纤维具有更好的增强水泥砂浆的效果,在相同纤维掺量情况下,低纤度纤维比高纤度纤维具有更好的改善砂浆强度的能力。除了与活性剂KH570、PVA、HPMC具有相似的提高纤维表面浸润性的机能外,SCA-PAA-C处理后的UHMWPE纤维表面比预处理的粗糙,与水泥基体的结合面增大,使得从基体中拔出所需的能量增加。在拌和稳定后对纤维的分散性提高程度方面,KH570处理的纤维提高最大,SCA-PAA-C处理的纤维分散效果仅次于KH570,而PVA和HPMC两者处理的纤维分散性能大致相同。在相对分散误差差距较大时,纤维在砂浆中的分散性能对其强度的影响程度明显大于处理纤维砂浆对其强度的影响程度。与素砂浆相比,纤维掺入砂浆后能显著提高纤维砂浆的低温、高温和抗冲击的性能;处理后的纤维比预处理纤维在抗冲击性能改善上体现的更加优异。

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第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 存在的主要问题

1.4 主要研究内容和技术路线

第二章 液态氧化法处理UHMWPE纤维表面的研究

2.1 前言

2.2 试验部分

2.3 结果与分析

2.4 本章小结

第三章 表面活性剂处理UHMWPE纤维表面的研究

3.1 前言

3.2 试验部分

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第四章 UHMWPE纤维增强水泥砂浆应用性能的研究

4.1 前言

4.2 试验部分

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 进一步研究及建议

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢