一種瀝青混凝土用高分散性PAN纖維及其製備方法與流程
2023-11-03 09:37:53 4
本發明涉及纖維材料製備領域，尤其涉及一種瀝青混凝土用高分散性高強高模PAN纖維及其製備方法。
背景技術：
聚丙烯腈纖維(PAN纖維)在產業用領域發展迅猛，尤其高強高模PAN主要用於製備預氧絲、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纖維製備技術上走在世界前列。
連雲港中復神鷹是我國高強高模PAN纖維的技術引導者，其生產規模、技術先進性均在國內位列第一，其他研究機構還有蘇恆神、威海拓展、蘭州藍星以及吉林江城等。
雖然國內在PAN建築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。由於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纖維及其製備方法，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。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種瀝青混凝土用高分散性PAN纖維及其製備方法，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纖維後的瀝青混凝土的抗疲勞性、抗剝落性、高溫穩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。
為實現上述目的，本發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，所述瀝青採用的型號為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佔PAN纖維質量的3～10％。
本發明還提出了一種瀝青混凝土用高分散性PAN纖維的製備方法，包括以下步驟：
(a)製備PAN紡絲溶液；
(b)對所述PAN紡絲溶液採用幹噴溼紡製成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纖維的製備方法中，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纖維的製備方法中，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纖維的製備方法中，在步驟(c)中所述瀝青包覆前預加熱溫度為180～230℃。
與現有技術相比，本發明的有益效果主要體現在：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，並使得添加包覆有瀝青的PAN纖維後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為本發明一實施例高分散性PAN纖維的製備流程工藝。
具體實施方式
下面將結合示意圖對本發明的瀝青混凝土用高分散性PAN纖維進行更詳細的描述，其中表示了本發明的優選實施例，應該理解本領域技術人員可以修改在此描述的本發明，而仍然實現本發明的有利效果。因此，下列描述應當被理解為對於本領域技術人員的廣泛知道，而並不作為對本發明的限制。
如圖1所示，本發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。
優選的，在本實施例中，所述瀝青2採用的型號為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質量佔PAN纖維1質量的3～10％。
本發明還提出了一種瀝青混凝土用高分散性PAN纖維的製備方法，包括以下步驟：
(a)製備PAN紡絲溶液；
(b)對所述PAN紡絲溶液採用幹噴溼紡製成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紡絲溶液的幹噴溼紡製備PAN纖維的工藝流程如圖2所示，紡絲原液依次經過幹噴溼紡、凝固浴、多級水洗、熱水牽伸、上油、乾燥緻密化、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，蒸汽牽伸和乾燥緻密化的技術優化調控，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纖維還可以採用外界提供的PAN纖維成品。
優選的，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經過導輥3，然後通過一裝有瀝青2的浴鍋，從而在PAN纖維1表面均勻塗覆瀝青2，進而得到表面包覆有一層瀝青2的PAN纖維1，然後再次通過導輥3，經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，並使得添加包覆有瀝青的PAN纖維後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。
上述僅為本發明的優選實施例而已，並不對本發明起到任何限制作用。任何所屬技術領域的技術人員，在不脫離本發明的技術方案的範圍內，對本發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，均屬未脫離本發明的技術方案的內容，仍屬於本發明的保護範圍之內。