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聚丙烯表面改性及丙纶纤维增强水泥基复合材料应用性能的研究

王荣  
【摘要】:聚丙烯是一种重要的化工原料,由于它化学性能稳定,耐酸碱、耐老化,具有湿强度高、延伸率大、密度小的特点及原料丰富,成本低等优点,与水泥制成复合材料可改善水泥材料的韧性、抗冲击性等力学与物理性能,并提高它们的使用价值和耐久性,因而在水泥基复合材料中获得了越来越多的应用。 本课题利用电晕放电技术,在不同的电晕功率、处理时间等参数下,对聚丙烯薄膜和纤维材料进行了表面改性处理,以改善其表面润湿性能与粘合性能。首次提出了用表面交联法固定表面活性基团的思路及方法。并用改性后的丙纶纤维进一步制备了纤维增强水泥复合材料(FRCC),研究了丙纶纤维用于水泥增强材料对水泥界面性能、抗裂性等实用性能的影响。 利用X射线光电子能谱(XPS)研究了不同电晕功率、处理时间、交联条件等与PP表面结构及各组分组成的关系,定量分析了引入含氧基团的组成及比例。研究了电晕处理过程中氧的植入与表面刻蚀这对竞争反应在不同实验条件下的强弱对比变化。通过接触角的测试研究了PP表面润湿性能的改善,结合XPS实验结果系统分析了电晕处理的经时效应。发现电晕功率和处理时间均存在着一个最佳值。同样电晕条件下,随放置时间延长,表面交联的样品其接触角增大的趋势明显小于未交联的样品,表明它很好地抑制了表面活性基团的迁移。 用电晕改性后的丙纶纤维制备了FRCC,研究了丙纶纤维对复合材料界面粘合性能、水泥塑性收缩开裂等实用性能的影响。实验发现纤维的临界拉出长度减小,同样埋入长度的纤维其拉出载荷增大。这表明纤维与水泥的界面粘合性能有了改善。FRCC的表面开裂形貌表明,掺入PP短纤维可显著提高水泥的抗裂性,并且还起到了细化裂缝的作用。研究表明此法制备的FRCC性能较不掺杂纤维的水泥有了明显改善,具有潜在的应用价值和推广价值。


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