聚酯纤维的导电化改性及其在水泥砂浆和沥青混凝土中的性能研究

摘要

聚酯(PET)纤维是目前产量最大的合成纤维，对聚酯纤维的功能化改性是目前的研究热点之一。本文采用碱处理吡咯沉积，等离子体处理吡咯沉积和紫外光固化法的方法制备聚酯导电纤维。此外，纤维越来越多的应用于建筑工程领域，本文开展了聚酯纤维在水泥砂浆和沥青混凝土中的应用研究。
　　 由于聚酯纤维的分子结构规整、表面光滑，导致其与聚吡咯导电层间的粘附性能较差。为提高纤维和导电层之间的粘附力，增强导电纤维的导电稳定性和持久性，本文提出分别用碱处理和等离子体处理的方法改善纤维表面性能，之后通过液相吡咯聚合沉积，制备聚酯导电纤维。通过扫描电镜(SEM)、磨损试验和热分析、X-射线光电子能谱分析(XPS)以及测试纤维和沥青之间的界面剪切力(ISS)，表征碱处理和等离子体处理以及聚吡咯对聚酯纤维的结构和性能的影响。结果表明：碱处理和等离子体处理都可以提高导电层的均匀度和粘附力，聚酯导电纤维的导电性能也得到提高；碱处理造成纤维的结晶度下降，玻璃化转变温度上升；等离子体处理使得纤维的表面含氧基团数目增多，粗糙度增加，ISS有大幅提升。此外，本文还提出了用紫外光固化法制备炭黑型的聚酯导电纤维，通过制备具有光敏性的炭黑导电溶液，涂覆于纤维表面，在紫外光照下固化，制备出具有较好导电性能的聚酯导电纤维。
　　 同时，本文还研究了纤维对水泥砂浆和沥青混凝土性能的影响。制备了一系列的纤维砂浆试件，测试了试件的抗压和抗折强度，研究了不同类型的纤维(钢纤维、聚丙烯纤维和聚酯纤维)、不同掺量和直径的聚酯纤维对砂浆试件的力学性能的影响。制备了聚酯粗纤维、细纤维和粗细混杂纤维的沥青混凝土试件，通过马歇尔试验，确定各类纤维混凝土试件的最佳油石比。在最佳油石比的条件下，通过测试各类试件的高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性来表征纤维对沥青混凝土的路用性能的影响。结果表明：纤维的掺入能够提高水泥砂浆的力学性能和沥青混凝土的路用性能；聚酯粗纤维和细纤维有着不同的增强机理。