聚丙烯腈纤维精选(九篇)
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第1篇：聚丙烯腈纤维范文
关键词：牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维；醋酯纤维；三醋酯纤维；定量分析
1 引言
牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维，俗称牛奶蛋白纤维，是利用牛奶中提取的酪蛋白与聚丙烯腈共聚或共混后通过湿法纺丝而形成的，自问世以来就受到较多的关注。进入21世纪以来，人们崇尚自然、回归自然，更加注重服饰的舒适性、保健性、高档化和时尚化。因此，牛奶蛋白纤维作为绿色、保健型纺织品的代表，已成为国际、国内市场消费的潮流，也满足了消费者对服饰绿色环保、健康、时尚的追求。牛奶蛋白质纤维因其具有以上众多的优点，各国的业内人士都在积极进行这方面的产品开发工作，并且开发的领域呈现多元化，发展十分迅速。随之而来的就是牛奶蛋白纤维的混纺产品的定量检测日趋增多。为了完善实验室检测方法，本文对牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维/醋酯纤维和牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维/三醋酯纤维的检测方法进行了研究。
2 试验
2.1 试验样品
原料为牛奶蛋白改性聚丙烯腈短纤维、醋酯短纤维、三醋酯短纤维。按50%牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维/50%醋酯短纤维、50%牛奶蛋白改性聚丙烯腈短纤维/50%三醋酯短纤维配比混合样品。
2.2 试验标准
FZ/T 01103―2009 《纺织品 牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维混纺产品 定量化学分析方法》。
FZ/T 01057.4―2007 《纺织纤维鉴别试验方法 第4部分：溶解法》。
2.3 试剂
丙酮，馏程为55℃～57℃；二氯甲烷；60%硫酸，在冷却的条件下，慢慢地将499mL（密度1.84g/mL）加入到450mL水中，待溶液冷却至室温，再用水稀释至1L；稀氨溶液，将200mL氨水（密度0.880 g/mL）用水稀释至1L。
2.4 试验设备
分析天平（精度0.0002g）、恒温鼓风干燥箱（105±3）℃、抽滤装置、玻璃砂芯漏、200mL具塞三角瓶等。
2.5 试验方法
2.5.1 丙酮法
把试样放入具塞三角瓶中，每克试样加入100mL丙酮，摇动烧瓶（浸透试样），在室温下静止30min，每隔10min摇动一次，然后轻轻倒出溶液（残留物留在烧瓶中），用已知干燥质量的玻璃砂芯坩埚过滤。试样再重复上述处理2次（总共处理3次），但每次只需15min，处理总时间为1h。用丙酮将残留物洗进玻璃砂芯坩埚，用抽吸装置排液。再往玻璃砂芯坩埚里倒满丙酮，靠重力排液。最后，用抽吸装置排液，将玻璃砂芯坩埚和残留物一并烘干，冷却，称重[1-2]。
2.5.2 二氯甲烷法
把试样放入具塞三角瓶中，每克试样加入100mL二氯甲烷，摇动烧瓶（浸透试样），在室温下静止30min，每隔10min摇动一次，然后轻轻倒出溶液（残留物留在烧瓶中），用已知干燥质量的玻璃砂芯坩埚过滤，再加60mL二氯甲烷至具塞三角瓶的残留物，用手摇动，将其过滤到玻璃砂芯坩埚中，用少量二氯甲烷将残留物清洗到玻璃砂芯坩埚中。真空抽吸排液，再用二氯甲烷注满玻璃砂芯坩埚，重力排液后真空抽吸排液。用热水清洗，将玻璃砂芯坩埚和残留物烘干，冷却，称重。
2.5.3 60%硫酸法
把准备好的试样放入具塞三角瓶中，每克试样加入100mL硫酸溶液，塞上玻璃塞，摇动具塞三角瓶将试样充分浸透后，将具塞三角瓶在室温的状态下放置1h，每隔10min摇动一次。将残留物过滤到玻璃砂芯坩埚，真空抽吸排液，再加少量60%硫酸清洗具塞三角瓶。真空抽吸排液，加入新的60%硫酸溶液至玻璃砂芯坩埚中清洗残留物，重力排液至少1min后再用真空抽吸。冷水连续洗涤若干次，稀氨水中和两次，再用冷水洗涤。每次洗涤先重力排液再抽吸排液。最后将坩埚和残留物烘干，冷却，称重。
2.6 结果计算
混纺产品净干重量百分率的计算公式如下：
（1）
（2）
式中：P1――不溶纤维的净干含量百分率，%；
P2――溶解纤维净干含量百分率，%；
m0――预处理后试样干重，g；
m1――剩余的不溶纤维干重，g；
d――不溶纤维在试剂处理时的重量修正系数。
d值的求得：
（3）
式中：m0――已知不溶纤维干重，g；
m1――试剂处理后不溶纤维干重，g 。
当d值大于1时，表明不溶纤维在溶解过程中有重量损失，计算结果时要予以补偿；d值小于1时，表明不溶纤维在溶解过程中有重量增加，计算结果时要予以扣除；d值等于1时，表明不溶纤维在溶解过程中没有重量变化。
3 试验结果与讨论
3.1 牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维不溶于60%硫酸
采用60%硫酸法，在温度为20℃、溶解时间为30min条件下，对牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维进行溶解试验，得出溶解修正系数d值。试验结果见表1。
表1 60%硫酸法牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维d值
由表1可知牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维的d值在1.007～1.023之间，平均d值为1.02，标准偏差为0.0037。这表明，牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维在60%硫酸溶液中不溶解，纤维只受到一定损伤，但损伤小且稳定。
3.2 醋酯纤维、三醋酯纤维溶解于60%硫酸
从FZ/T 01057.4―2007 《纺织纤维鉴别试验方法 第4部分：溶解法》系统溶解表中不难看出，醋酯纤维和三醋酯纤维在60%硫酸、常温的条件下完全溶解。为了详细了解醋酯纤维和三醋酯纤维在60%硫酸中溶解情况，确保所用试剂的溶解效果，本文在20℃、溶解时间为30min、硫酸浓度为60%的试验条件下，对醋酯纤维和三醋酯纤维的溶解性能进行验证试验。试验结果见表2。
从3.2的试验结果可以看出，通过对醋酯纤维和三醋酯纤维溶解性能的验证试验，醋酯纤维和三醋酯纤维在60%硫酸中，20℃时30min条件下就能完全溶解，与FZ/T 01057.4―2007标准溶解情况一致。
3.3 牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维/醋酯纤维定量检测方法对比
按照2.5.1丙酮法与2.5.3 60%硫酸法（温度为20℃、溶解时间为30min、按d值为1.02进行计算），对牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维/醋酯纤维混合纤维试样进行了溶解对比试验，试验结果见表3。
从3.3的试验可以看出，标准对牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维/醋酯纤维混合纤维产品定量分析规定方法，从检测结果上看，数据最大相对误差为0.99%， 变异系数为0.91%，检测数值一致性较好，唯一的缺点就是丙酮是有机溶剂，对检验人员健康有一定的伤害；60%硫酸的方法，不是标准对牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维/醋酯纤维混合纤维产品定量分析规定方法，但从检测结果看，数据最大相对误差0.42%，变异系数为0.75%，检测数值更加稳定，均在1%的标准允差范围内，完全满足检测的需要，同时又减少了对操作人员的伤害，取得满意效果。
3.4 牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维/三醋酯纤维定量检测方法对比
按照2.5.2二氯甲烷法与2.5.3 60%硫酸法（温度为20℃、溶解时间为30min，按d值为1.02进行计算），对牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维/三醋酯纤维混合纤维试样进行了对比试验，试验结果见表4。
从3.4的试验结果上看，标准方法的数据最大相对误差为0.81%， 变异系数为0.99%，检测数值一致性较好，缺点是二氯甲烷是有机溶剂，对检验人员健康有一定的伤害；60%硫酸的方法数据最大相对误差0.55%，数据最大变异系数为0.88%，检测数值均在1%的标准允差范围内，既能满足检测的需要，同时又减少了对操作人员的伤害，取得满意效果。
4 结论
4.1 在60%硫酸中牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维不溶解，化学性质稳定，未受到明显影响，纤维损失小且稳定，溶解修正系数仅为1.02，而醋酯纤维和三醋酯纤维在60%硫酸中完全溶解。
4.2 实验室在进行牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维/醋酯纤维混纺产品和牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维/三醋酯纤维混纺产品定量检测时，通过FZ/T 01103―2009《纺织品 牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维混纺产品 定量化学分析方法》与60%硫酸法进行验证试验，60%硫酸法同样适用该试验，而且精确性和稳定性更好，检测结果完全满足标准要求；
4.3 标准采用的是丙酮和二氯甲烷等有机溶剂进行溶解试验，毒性较大，污染比较严重，不利于环保，而且对检验人员危害较大。采用60%硫酸作为溶解试剂，危害小，解决了这一问题。
参考文献：
[1] FZ/T 01103―2009 纺织品 牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维混纺产品 定量化学分析方法 [S].
第2篇：聚丙烯腈纤维范文
关键词：桑蚕丝；柞蚕丝；牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维；硫酸法
牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维是以牛乳作为基本原料，经脱水、脱油、脱脂、分离、提纯，使之成为一种具有线型大分子结构的乳酪蛋白；再与聚丙烯腈进行共混、交联、接枝，制备成纺丝原液；最后通过湿法纺丝成纤、固化、牵伸、干燥、卷曲、定型、短纤维切断（长丝卷绕）而成的一种动物蛋白纤维[1]。纺织品中牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维和桑蚕丝/柞蚕丝混纺时，现行的纺织标准FZ/T 01103―2009《纺织品 牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维混纺产品 定量化学分析方法》[2]没有这种混纺产品的定量分析方法，若按国标GB/T 2910.4―2009 《纺织品 定量化学分析 第4部分：某些蛋白质纤维与某些其他纤维的混合物（次氯酸盐法）》[3] 进行定量化学分析，因次氯酸盐能同时溶解蚕丝和牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维中的牛奶蛋白，此方法只适用于牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维中蛋白比例已知的混纺产品，当牛奶蛋白和聚丙烯腈的比例未知时，则无法对混纺产品进行定量分析，检测两种纤维的含量。而实际检测工作中，绝大部分样品都未知牛奶蛋白的比例，为解决这一问题，本文参照FZ/T 01057―2007《纺织纤维鉴别试验方法 第4部分：溶解法》[4] 、GB/T 2910―2009《纺织品 定量化学分析》[2]和AATCC 20A―2011《纤维分析：定量》[5]，通过蚕丝和牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维的溶解试验，筛选合适的试验方法和试验条件，探讨牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维/蚕丝混纺产品定量化学分析的问题。
1 试验部分
1.1 仪器
BRAND干燥烘箱[控温（105±3）℃]、IKA陶瓷电加热板（带磁力搅拌）、SARTORIUS分析天平（精度0.1mg）、KASEN振荡水浴锅、SHZ-D（Ⅲ）真空泵、砂芯坩埚（30mL，80μm～120μm）、抽滤瓶（带可固定坩埚适配橡胶圈）、干燥器（带硅胶）、具塞三角烧瓶（250mL）。
1.2 试剂和试样
30%双氧水、低亚硫酸钠、磷酸钠（分析纯，凌峰化学试剂公司）；氯化钠、丙酮、次氯酸钠、稀氨水溶液[200mL的浓氨水（ρ=0.880g/mL）用水稀释至1L]、氢氧化钠（分析纯，广州化学试剂厂）； 36%～38%浓盐酸、95%～98%浓硫酸（分析纯，广州市东红化工厂）； N，N-二甲基甲酰胺（分析纯，西陇化工）；贴衬布桑蚕丝（上海市纺织工业技术监督所）、牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维（科纺实业发展有限公司）、柞蚕丝（库存样品）。
1.3 试验原理
在不同化学性质的试剂中进行蚕丝和牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维的溶解试验，选择合适的试验方法和试验条件。具体如下：
（1）试验方法的选择：试验并评价桑蚕丝、柞蚕丝、牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维在不同试剂中的溶解性，选出合适的试验方法。
（2）试验条件的选择：利用（1）中选出的方法，在不同试验条件下进行试验，根据蚕丝的溶解情况和牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维的损失程度及稳定性，选出合适的试验条件。
1.4 计算
试样损失率ω（%）=100（mm0） / m0（m0――溶解前干燥质量；m――溶解后干燥质量）。
2 试验结果与讨论
2.1 牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维中牛奶蛋白的含量
参照FZ/T 01103―2009，在20℃的温度下，用1mol/L次氯酸钠溶解试样40min，把牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维中的牛奶蛋白从已知干燥质量试样中溶解去除，收集残留物、清洗、烘干、称重、计算。经计算牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维中牛奶蛋白的含量为16.7%。
2.2 蚕丝、牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维的溶解性
选用桑蚕丝、柞蚕丝和牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维的试样，在不同的试剂中溶解30min。
由表1可知，牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维的耐酸和耐碱性能强于蚕丝，耐有机试剂的性能弱于蚕丝。由此推测，纤维成分分析常用的试剂中有以下几种试剂可能适用于牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维/蚕丝混纺产品定量分析的要求：氢氧化钠（NaOH）、盐酸（HCl）、硫酸（H2SO4）、N，N-二甲基甲酰胺（C3H7NO）。理论上，试验结果经过修正后，这些试剂均可用于混纺产品的定量分析。但为了得到最佳试验效果，需进行溶解试验的比较分析，选出最佳试验效果的试剂，使之能够完全溶解一种纤维，同时对剩下纤维的损失小且稳定。
2.3 氢氧化钠法
试验表明，在浓度≥2.5g/L氢氧化钠（NaOH）的沸腾溶液中，试验进行到 30min时蚕丝才完全溶解，而在相同试验条件下牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维部分溶解，剩余物为胶体状态，不能进行定量分析，无法满足检测的要求。
2.4 N，N-二甲基甲酰胺法
试验表明，温度90℃、溶解时间1h的试验条件下，N，N-二甲基甲酰胺法溶解牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维和蚕丝的混合物，聚丙烯腈完全溶解，剩余物中牛奶蛋白粘附在蚕丝上，且两者化学性质相似，难以通过物理或化学方法分离，不适合定量分析。
2.5 盐酸法
2.5.1 蚕丝在盐酸溶液中的溶解性
选用桑蚕丝和柞蚕丝试样在不同试验条件的盐酸溶液中进行溶解试验。
由表2可知：①试验温度20℃时，桑蚕丝在盐酸浓度≥29%的溶液中，接近10min时完全溶解；柞蚕丝在盐酸浓度≥35%的溶液中，接近10min时完全溶解；②温度每升高20℃，溶解桑蚕丝和柞蚕丝所需盐酸溶液的浓度约降低1%。由此可知，温度对蚕丝溶解性能的影响不明显，为简便操作、减少能耗、减轻盐酸的挥发性对环境的影响，选用室温条件下的温度点20℃作为试验温度。
2.5.2 牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维在盐酸溶液中的溶解性
2.5.2.1 盐酸浓度对牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维的影响
温度20℃、时间10min的试验条件下，测试盐酸浓度对牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维的影响。
由表3可知，牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维在盐酸浓度29%的溶液中损失率为4.04%；在35%溶液中损失率为6.65%；在浓盐酸中损失率为11.77%。盐酸溶液的浓度对牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维质量损失的影响比较明显，浓度越高损失越大。为使蚕丝能完全溶解，而牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维的损失小，选用盐酸的浓度为35%。
2.5.2.2 溶解时间对牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维的影响
温度20℃时，在35%的盐酸中测试溶解时间对牛奶蛋白改性腈纶纤维的影响。
由表4可知：牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维20℃时，在35%的盐酸溶液中，溶解10min的损失率为6.65%；溶解20min损失率为12.60%；溶解30min损失率为14.43%。溶解时间对牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维损伤的影响较大，时间越短纤维的损失越小。
因此，盐酸法定量分析牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维/蚕丝混纺产品时，可选盐酸浓度35%、温度20℃、溶解时间10min作为试验条件进行试验，此时溶解蚕丝，剩余牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维，剩余纤维的损失率为6.65%。
2.6 硫酸法
2.6.1 蚕丝在硫酸溶液中的溶解性
选用桑蚕丝和柞蚕丝试样在不同试验条件的硫酸溶液中进行溶解试验。
由表5可知：①试验温度20℃时，桑蚕丝在硫酸浓度≥52%的溶液中，10min内溶解完全；柞蚕丝在硫酸浓度≥60%的溶液中，10min内溶解完全；②温度每升高20℃，溶解桑蚕丝和柞蚕丝所需硫酸溶液的浓度约降低1%～3%。由此可知，温度对蚕丝溶解性能的影响不明显，为了便于试验操作、减少能耗，可选用室温条件下的温度点20℃作为试验温度。
2.6.2 牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维在硫酸溶液中的溶解性
2.6.2.1 硫酸浓度对牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维的影响
温度20℃、时间10min的试验条件下，测试硫酸浓度对牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维的影响。
由表6可知，牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维20℃时，溶解10min，在53%的硫酸溶液中损失率为0.96%；在60%的溶液中损失率为2.20%；在70%的溶液中损失率为8.02%。硫酸溶液的浓度对牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维损失有明显的影响，浓度越高损失越大。
2.6.2.2 溶解时间对牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维的影响
温度20℃时，在60%的硫酸中测试溶解时间对牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维的影响。
由表7可知：牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维20℃时，在60%的硫酸溶液中，溶解10min的损失率为2.20%；溶解20min损失率为2.28%；溶解30min损失率为2.33%。由此可知，溶解时间对牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维的损伤没有明显影响，在10min～30min的溶解时间内损失率维持在2.20%～2.33%之间，损失比较稳定。考虑溶解时间的长短和实际检测中染料、整理剂等对样品溶解性能的影响，选用20min作为溶解时间。
2.7 试验方法和条件的比较
2.7.1 试验方法的选择
由以上试验可知：氢氧化钠法对剩余物的损伤大，不能满足定量分析检测的要求；N，N-二甲基甲酰胺法无法很好地分离拟溶解的组分，不能满足定量化学分析检测的要求；盐酸法和硫酸法相比，盐酸对剩余物的损伤大，试验结果误差大，且盐酸挥发性较大不利于试验环境。因此，经分析比较硫酸法是较为合适的定量分析方法。
2.7.2 试验条件的选择
由硫酸法的试验结果可知：兼顾蚕丝的溶解性、牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维的溶解损伤、溶解时间的长短和实际检测中染料、整理剂等对样品溶解性能的影响，可以选择硫酸浓度为60%、温度为20℃、溶解时间为20min的试验条件作为牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维和蚕丝混纺产品的定量化学分析测试的试验条件。
3 结论
（1）牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维的耐酸耐碱性能强于蚕丝。
（2）盐酸法和硫酸法均可用作牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维/蚕丝混纺产品定量化学分析，但硫酸法操作更简便，试验结果误差更小。
（3）牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维/蚕丝混纺产品在硫酸浓度60%、温度20℃、溶解时间20min的试验条件下进行溶解试验，蚕丝能够溶解完全，牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维的质量损失相对较小且稳定，可以满足混纺产品定量化学分析检测的要求。
（4）硫酸法定量分析牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维/蚕丝混纺产品，可作为FZ/T 01103―2009《纺织品 牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维混纺产品 定量化学分析方法》的补充方法。
参考文献：
[1] 莫靖昱，陆艳. 腈纶基牛奶纤维的定性鉴别方法探讨[J].印染助剂，2013（5）：45-47.
[2] FZ/T 01103―2009 纺织品 牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维混纺产品 定量化学分析方法[S].
[3]GB/T 2910―2009 纺织品 定量化学分析[S].
[4] FZ/T 01057―2007 纺织纤维鉴别试验方法 第4部分：溶解法[S].
第3篇：聚丙烯腈纤维范文
关键词：婴童家纺产品；薄荷酮改性粘胶纤维；牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维；抑菌；功能性
中图分类号：TS106
文献标志码：B
On Developing Innovative Functional Fibers for Baby’s Home-textiles
Abstract： The paper introduces the applications of two kinds of innovative functional fibers， namely menthone-modified viscose fiber and milk protein-modified polyacrylonitrile fiber， in developing baby’s home-textiles， including the selection of raw materials as well as spinning， weaving， dyeing & finishing processes. Test results show that the products developed with both fibers have antibacterial rate up to 80% --99.9% and color fastness over Grade 4.
Key words： baby’s home-textiles； methone-modified viscose fiber； milk protein modified polyacrylonitrile fiber； antibacterial； functional
当前，婴童家纺产品的质量安全问题日益受到消费者关注。日前，新的强制性婴童纺织品标准GB31701―2015《婴幼儿及儿童纺织品安全技术规范》出台。对比GB18401中的A类指标，该标准更为具体全面，且要求更高，尤其是针对重金属及邻苯二甲酸酯含量的要求。鉴于此，利用新型功能性纤维，开发符合婴幼儿和儿童纺织品标准的安全、健康、环保的产品将成为婴童家纺产品未来发展的重要方向。本文将介绍一款符合此要求的婴童用家纺产品。
1新型功能性纤维的技术特点
1.1薄荷酮改性粘胶纤维
薄荷酮改性粘胶纤维是在粘胶浆粕中添加薄荷油微胶囊溶液，混合后纺丝成形，其中薄荷油微胶囊溶液中薄荷油的质量分数为10%～20%。其技术特点如表1、表2所示。
从表1中可以看出，薄荷酮改性粘胶纤维的干断裂强力及干态断裂伸长较常规粘胶纤维高，回潮率与常规粘胶纤维类似，但白度较常规粘胶纤维低；从表2中可以看出，该纤维的抑菌率均符合标准要求，且对于金黄色葡萄球菌的抑菌率达到99.9%。
1.2牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维
牛奶蛋白改性纤维是以牛乳作为基本原料，经过脱水、脱油、脱脂、分离、提纯，使之成为乳酪蛋白；再与聚丙烯腈采用高科技手段进行共混、交联、接枝，制备成纺丝原液；最后通过湿法纺丝而成。其技术特点如表3、表4所示。
从表3中可以看出，牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维与腈纶相比，干断裂强度相似，断裂伸长较高，回潮率也较高；从表4中可以看出，该纤维的抑菌率和氨基酸含量较高。
2新型功能新纤维面料的设计开发
2.1织造工艺
2.1.1薄荷酮改性粘胶纤维混纺面料
（1）原料
薄荷酮改性粘胶纤维：长度38mm，线密度1.2D；
天丝？：长度38mm，线密度1.4dtex。
（2）纺纱
在纺纱过程中注意控制调节CV值，粗节、细节和棉结的指标。
（3）织造
经纱采用60S细旦薄荷纤维，纬纱采用60S天丝？，纱线配比为30/70，经密182根/英寸，纬密120根/英寸。在织造过程中要注意断头，严格控制经纬纱张力，减少瑕疵。
2.1.2牛奶蛋白改性纤维混纺面料
（1）原料
牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维：长度38mm，线密度1.5D；
木代尔纤维：长度38mm，线密度
1.3dtex。
（2）纺纱
牛奶蛋白改性纤维混纺纱线：木代尔纤维与牛奶蛋白改性纤维的纱线根数比例为1∶4，直芯层为木代尔纤维，缠绕层由牛奶蛋白改性纤维和木代尔纤维按照1∶1比例均匀混合后，缠绕在直芯层周围。
（3）织造
经纱为60S木代尔，纬纱40S牛奶蛋白改性纤维与木代尔混纺（20/80），经纬纱线密度分别为140根/英寸和90根/英寸，采用1/4缎纹组织织造。
选用多臂喷气织机进行织造，织造工序主要参数为：织机速度500r/min，织物组织为3/1经+1/3纬，主喷气压30N±10N，后梁前后刻度为1，高低80mm，开口时间290°，上机张力2400N，停经架前后刻度为120，高低20mm。
2.2面料染整工艺
薄荷酮改性纤维混纺面料及牛奶蛋白改性纤维混纺面料在婴童家纺产品中采用活性印花工艺加工。
工艺流程：
烧毛退浆漂白（80℃，30min）定形（185℃、30s）印花烘干（110～120℃，3～5min）汽蒸（102℃，8～12min）冷水洗碱水洗（50℃，5min）碱水洗（98℃，3min）柔软整理热水洗（80～90℃）冷水洗中和烘干。
2.2.1烧毛
烧毛过程中为减少布面受损，采用高速轻烧工艺。2.2.2退浆
采用酶退浆工艺，并采用2格热水洗后对其进行多浸一轧，以达到均匀渗透。
退浆工艺流程：热水洗2格浸轧生物酶处理液（多浸一轧）松堆堆放；
生物酶处理液组成：
淀粉酶3g/L；
食盐9～12g/L；
渗透剂2～3g/L。
酶退浆工艺条件：热水洗温度65～75℃、轧酶液温度55～65℃、轧余率110%～130%、堆置时间4～5h、pH值6.0～7.0。
2.2.3漂白
选择在弱碱性条件下漂白。
漂白液组成：
Na2CO310g/L；
H2O210g/L；
JFC1g/L；
稳定剂6g/L。
2.2.4印花
（1）工艺处方
印花糊料各组合物的质量分数：
海藻酸钠3.9%～5.6%；
亲水性聚醚聚合物0.7%～1.75%；
助印剂0.07%～0.35%；
其余为水。
（2）印花色浆组分
印花糊料组合物：
活性染料1%～3%；
弱碱1%～2.5%；
防染盐0.4%～0.6%。
2.2.5柔软整理
氨基硅高效柔软剂30g/L；
平滑剂10g/L。
2.3面料功能性技术指标及常规指标（表5、表6）
从表5和表6可以看出，薄荷酮改性粘胶纤维/天丝？混纺印花机织面料与牛奶蛋白改性纤维/木代尔混纺印花机织面料的各项色牢度指标均达到4级以上。另外，前者对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念球菌等3种菌种的抑菌率均达到99.9%，后者则在85%以上。
3结论
（1）与常规粘胶纤维相比，薄荷酮改性粘胶纤维的干断裂强力及干态断裂伸长较高，回潮率相当，但白度较低；纤维的抑菌率均符合标准要求，且对于金黄色葡萄球菌的抑菌率达到99.9%。
（2）牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维与腈纶相比，干断裂强度相似，断裂伸长较高，回潮率也较高；纤维的抑菌率较高、氨基酸含量也较高。
（3）薄荷酮改性粘胶纤维/天丝？混纺印花机织面料与牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维/木代尔混纺印花机织面料的各项色牢度指标均达到4级以上，且前者对3种菌种的抑菌率均达到99.9%，后者则在85%以上。
参考文献
[1]罗莱家纺股份有限公司.一种印花糊料组合物和印花色浆：中国专利，201210268784.7[P].2012-11-07.
[2]罗莱家纺股份有限公司.一种牛奶蛋白纤维混纺纱线：中国专利，201220392438.5[P].2013-01-30.
[3]罗莱家纺股份有限公司.一种持久冰凉抗菌纤维的制备方法及其产品：中国专利，201410002013.2[P].2015-07-08.
第4篇：聚丙烯腈纤维范文
关键词：工程建设；纤维材料；施工混凝土；应用
长期以来，我国各类工程建设项目的施工，多数采用了混凝土结构，但作为一种容易开裂、强度较低、收缩性较大的脆性材料，普通混凝土的使用受施工工艺、场地温度、结构荷载、养护方法、空气湿度等多种因素影响，施工结构上通常会留有不同程度、不同性质的裂缝，不仅破坏了工程结构的外观质量，同时也将埋下一定的安全隐患，或直接引发工程事故。对此，钢纤维、人工合成纤维、玄武岩纤维等纤维材料的应用，能够根据设计、施工要求的不同加以选择，并通过综合使用混凝土材料，能够直接控制、有效改善施工混凝土的化学、力学性能，进而提高项目的施工质量。以下，本文就几种较为常用的纤维材料在工程混凝土中的运用作简要的分析、探讨。
1 钢纤维材料的运用
目前，在我国各类工程项目的混凝土施工中，钢纤维材料的应用最早、最广，相较于几种人工合成的纤维产品，钢纤维材料有着良好的弹性模量、结构密度，而随着我国技术水平的快速提升，钢纤维材料的外形已由以往的较为常用的长直形发展为弯钩形、压痕形、波浪形等，而就截面形状来看，也陆续推出了不规则形、矩形、月牙形等。此外，根据生产工艺的不同，可将钢纤维产品大致分为冷拔钢丝纤维、剪切钢纤维、熔断钢纤维、铣削钢纤维等，相较于常规混凝土材料，钢纤维材料的运用能够有效改善、提高施工结构的耐久性、各项物理力学特性，进一步加大了工程混凝土的重量比与质量强度，而在抗拉、抗剪、抗弯曲强度方面，分别提高了25%至50%、50%至100%、40%至80%。由此可见，钢纤维混凝土材料具有一定的耐磨性、整体性、耐腐蚀性、耐热性、抗裂性、耐冻融性，同时降低了7%到9%左右的收缩值，适用于公路、桥梁的路面施工，可利用喷射机械、压力泵实施具体的生产操作，不但能够大幅降低模板的使用量，也显著提高了施工效率。
值得注意的是，钢纤维混凝土的生产成本较高，同时由于这种产品的结构密度较大，进而增加了混凝土结构的自重，而在具体的配制过程中，倘若掺入了大量的钢纤维材料，则极易造成工程混凝土出现散丝结团。施工过程中，混凝土的外表面若存有外露钢纤维，在后期的养护过程中将发生锈蚀，最终影响到施工结构的外观质量、耐久性。
2 玄武岩纤维材料的运用
作为一种天然的无机纤维，玄武岩纤维材料的运用，主要是通过矿物开采来提取玄武岩原料，以高温加工的方式将其融化，最后利用拉丝技术制备而成，也可将其视为一种硅酸盐纤维，而就这种材料本身的物理力学性能来看，相较于市场面上的几种人工合成纤维产品，BF纤维材料在极限应变率、弹性模量、抗拉强度等多个方面有着绝对优势，而相较于同类的硅酸盐纤维，玄武岩纤维材料能够与水泥充分融合，并有着极强的耐碱性。目前，对于玄武岩纤维在工程混凝土中的运用，国内有关的专家、学者存有些许争议，其主要集中体现在BF纤维混凝土的物理力学特性方面，一些人人为玄武岩纤维材料的掺入，将影响、降低混凝土原有的力学性能。此外，由于玄武岩纤维材料本身的成分波动较大、熔点较高，从而对混凝土施工的技术水平、工艺方法提出了新的要求，同时在具体的生产操作中也将消耗大量的能源、投资。然而，可以肯定的是玄武岩纤维的运用，能够大幅提高工程混凝土的抗冲击性、抗裂性、抗腐蚀性，对于一些防洪、水利水电、桥梁以及耐磨部位的混凝土施工尤为适用。
3 人工合成纤维材料的运用
（一）聚丙烯纤维材料：
在我国各类工程建设项目的混凝土施工中，人工合成纤维材料的研制与运用紧随钢纤维之后，其中属聚丙烯纤维开发时间最早。作为一种人工合成材料，聚丙烯纤维的生产加工一般采用的是共聚物、丙烯聚合物，就产品性质来看，也可将其称为杜拉纤维，虽然此种材料的弹性模量较低、与水泥材料的粘结性较差，但凭借其良好的抗拉强度与抗碱性、低廉的加工成本、较高的极限延展率、多样化的原材料以及快捷、简便的施工，在国内水库溢洪道、泄洪坝段抗冲磨部位、水库溢洪道等工程、部位的混凝土施工中得到了推广与应用。值得注意的是，聚丙烯纤维在工程混凝土中的运用，虽然能够在一定程度上提高施工结构的抗裂性能，但由于聚丙烯纤维材料在紫外线、高温、氧气中将加速老化，或改变原有的化学特性、物理性能，从而逐渐被一些新型纤维产品所代替。
（二）聚丙烯腈纤维材料：
聚丙烯腈(PAN)纤维又称腈纶纤维，相较于研发较早的聚丙烯纤维材料，此种产品不仅能够与水泥材料充分融合，同时也有着良好的均匀性、耐温耐寒性，而作为一种次级增强材料，聚丙烯腈纤维凭借其优异的耐碱性、质量强度、延伸性、分散性、弹性模量，被广泛应用在国内各类工程项目的混凝土施工中，对于一些空气湿度较大、座落于水环境中的混凝土工程，进一步提高了各主体面板的防渗性、抗裂性。在具体的施工过程中，对于工程混凝土的拌制，若掺入聚丙烯腈纤维材料，可在60s以内充分搅拌均匀、分散，不仅大幅提高了新拌混凝土的粘聚性，同时也具有一定的连续性、整体性。此外，对于一些规模在170m左右的混凝土溜槽施工，聚丙烯腈材料的运用，并未发现骨料离析现象，而在后续完成混凝土的浇筑与养护后，通过全面、系统、专业的质量检查，30000以内的混凝土面板上仅存有1-2条裂缝。由此可见，聚丙烯腈混凝土有着卓越的抗裂效果，有效防治了普通混凝土材料早期形成的干缩裂缝、塑性裂缝。
4 纤维素纤维材料的运用
纤维素纤维是新一代建筑工程用纤维，原产于美国，与聚丙烯纤维(密度0．9lg/cm3)相比，其密度(1．10g/cm3)略大于水，避免了纤维在混凝土浇注振捣中上浮现象，具有天然的亲水性能、纤维根数多、比表面积大、与混凝士基体界面黏结强度高等特性，且内部含有空腔，在混凝土新拌阶段能储存部分自由水而在水化后期释放出来促进水泥继续水化。试验表明，纤维素纤维对混凝土拌和物性能及抗压强度的影响不大，明显提高劈拉强度(28d提高29%)，大幅提高混凝土阻裂性能和增强效应，降低混凝土脆性；在提高混凝土抗裂抗渗方面也表现了比聚丙烯纤维更优越的性能。
5 结束语
综上所述，纤维材料在工程混凝土中的运用，有着多种选择与方式，实际进行混凝土施工时，应根据项目自身的特点、性质以及设计要求，分别选择钢纤维、人工合成纤维、玄武岩纤维等材料，以此保证混凝土施工的经济性、有效性，充分发挥纤维材料的作用，提高结构质量。
参考文献
[1]刘宪堂,于志强.浅谈聚丙烯纤维混凝土在水利水电工程中的应用[J].黑龙江科技信息,2009,(06) [2]李艺,赵文,梁磊,宫文娟.贮存核废料用混杂纤维混凝土弯曲性能试验研究[J].中山大学学报(自然科学版),2009,(06)
第5篇：聚丙烯腈纤维范文
关键词：碳纤维；原丝油剂；性能指标
聚丙烯腈（PAN）基碳纤维原丝在预氧化和低温碳化时必须能够不熔融、不粘结、不起毛丝和断丝，这与聚丙烯腈原丝所用的油剂的性能有重大关系。油剂的使用对聚丙烯腈原丝的亲水性、集束性、分纤性及加工毛丝率等有重要的影响。日本生产碳纤维的公司都开发了独有的专用油剂，但国内长期没有用于聚丙烯腈原丝生产的专用油剂，也是导致碳纤维质量上不去的一个重要原因[1]。
国外早期多采用不含硅油的高醇化合物及其衍生物作为PAN原丝油剂的主要成分，随着生产工艺不断改进，为了进一步提高油剂阻热性能和分纤性能，减少设备残留物，目前PAN原丝油剂多选用有机硅化物和其它助剂复配的工艺。例如东丽公司专利（US6221490）中所使用的PAN原丝油剂就包含氨基改性硅油、环氧改性硅油、聚醚改性硅油、非离子型表面活性剂、有机铵化物和聚合物精细粒子等多种组分。一般而言，合适的硅油和精细粒子的加入也可以大大增加单丝性，从而提高产品性能。
综合国外专利来看，对用于碳纤维原丝的油剂乳液主要有以下几点要求：乳液均一性（uniformity）、高热稳定性（high heat resistance）和低罗拉污染（less transferred to rollers）。
从理论上来说，油剂乳液的均一性是保证油剂均匀涂覆于纤维表面的必要条件；热稳定性主要是防止原丝在致密化、预氧化和碳化初期发生粘连并丝；防止污染，是连续化生产的保证。
国内对于碳纤维原丝油剂的研究相对较少，文献[2]中主要关注的油剂性能指标有四方面：抗氧化性和耐热性、表面张力和接触角、乳化体系稳定性和乳液粒径。也有学者主要关注的油剂指标和性能为五方面：耐热性、表面张力、金属离子含量、抗静电性能和室温存放稳定性[3]。东华大学纤维材料改性国家重点实验室就重点研究了纺丝油剂引入灰分相关的问题；中石油吉化公司研究院则是关注油剂向纤维表层浸入导致碳化产生表面缺陷的问题等[4]。国内对于碳纤维原丝油剂的研究报道中很多技术指标和数据都和专利US6221490中公开的是一致的。
总结国内外专利和文献的基础上，作者认为对于高性能碳纤维原丝油剂的开发，应该针对以下几个性能要求和技术指标。
（1）油剂乳液的均一性
油剂乳液的均一性是其稳定性和涂覆性的前提，是其它一些性能得以实现的基础，所以十分重要。其具体的技术指标为乳液流体力学粒径500nm以下，最好在200nm以下，粒径分布均匀。测试可以借助激光粒度仪和电子显微镜。
（2）油剂乳液的涂覆性
为了保证在预氧化和低温碳化阶段原丝尽可能多的受到油剂的保护而不发生热粘连，油剂在纤维表面的涂覆性一定要好，对于这一性能要求的考察主要可以通过三个指标：
a.乳液的动力粘度≤50cp；b.表面张力
因为PAN原丝的表面张力是44*10-5N，根据小表面张力物质可以在大表面张力物质表面涂覆的原理，所以要求要求油剂乳液表面张力
（3）油剂乳液的耐热性
耐热性主要表现在两个方面，抗氧化性和耐热性，主要通过耐热残留质量分数r来反映。专利US6221490中提及只要耐热残留r>0.2，该油剂在实际使用中就可以满足耐热的要求，当然耐热残留质量分数越高越好，实际上限为0.95。
r的测量方法如下：称取1g油剂放在铝制坩埚中，在105℃烘箱中处理5h，使其为绝干状态。精确称量上述绝干油剂15mg～20mg，放置在TGA的铝坩埚中，首先在流动空气状态下加热到240℃，升温速率为10℃/min，空气流30ml/min，恒温60min.。然后切换成氮气，在240℃下保持5min，以10℃/min的升温速率，30ml/min的氮气流，升温至450℃，保持30s，即可测得总的r。
（4）乳液金属离子含量
K、Na等金属离子在高温碳化过程中能催化碳的氧化，形成残留空洞与表面缺陷，降低碳纤维的质量，因此要求油剂乳液中K、Na、Ca、Mg、Al、Fe和Cu等七种金属离子的总含量低于2ppm。
金属离子含量的测定可以借助ICP和原子吸收。
（5）油剂乳液稳定性
存放稳定性也是油剂乳液生产中值得关注的问题，此项指标可以参考常用硅油乳液乳化技术中的方法进行考察，即对乳液小样，3000rpm离心30min、60min以及室温放置一段时间，考察有无破乳、漂油现象发生；以及通过分光光度计测量前后透光率的变化等。
（6）硅化物残余量
油剂抗氧化性和耐热性随着分子量的增大而提高。根据碳纤维工艺要求，油剂在低温碳化800～900℃之后全部逸走。因为残留的硅会在高温碳化条件下生成氧化硅、氮化硅、碳化硅等物质，耐热性高不易除去，使碳纤维的抗拉强度下降。所以硅化物残余量要求低于30ppm。
（7）油剂乳液的抗静电性
油剂的抗静电性能是确保纺丝、预氧化过程中丝的集束性的重要条件。国内外至今还没有测定纤维表面电阻的可靠方法。从抗静电原理来看，主要就是两个方面，尽可能防止电荷的产生和及时将产生的电荷排除。因此可以从油剂的吸湿性和介电常数两个方面来考察。总之满足实际应用的需要才是考核油剂抗静电性能的最好方法。所以这部分的技术指标的具体数字和测试方法还需要进一步研究。
（8）硅油交联率
硅油的交联可以提高其耐热性，更加有效地防止热粘连。同时还可以减少油剂向罗拉导轨的转移，降低对罗拉的污染。作者综合各篇研究报告来看，要求油剂的交联率至少10%以上，最好50%以上。并且要求交联温度越接近处理温度越好。测试方法参见US6221490。
（9）油剂的透气性
这部分的性能也是很多国内研究容易忽视的一点。在预氧化阶段，油膜涂覆于纤维表面，如果透气性欠佳会导致氧气难以从丝束外部行内部扩散，降低预氧化效率。这部分的技术参数和测试方法还需要进一步的研究确定。
（10）最终应用评价
据称原丝油剂对于提高碳纤维强度的贡献约为0.5～1GPa，对于油剂各种具体的性能要求归于一点都是提高碳纤维强度。所以将未上油、或上不同油剂的碳纤维进行拉伸强度的数据对比，才是终端最直接的技术指标。
参考文献
[1]贺福.碳纤维及石墨纤维[M].北京：化学工业出版社，2010.
[2]贺福.高性能碳纤维原丝与油剂[J].科技纤维与应用，2004.
第6篇：聚丙烯腈纤维范文
【关键词】化学 生活
Chemistry and life
Li Jian
【Abstract】In this article, the author has give some examples about the chemistry instance that is common seen in our daily life, which says that chemistry cannot be separated from life and life is filled with chemistry.
【Keywords】Chemistry Life
1．开启化学之门。化学是一门物质性质和物质变化规律的基础自然学科，它研究物质发生变化的原因和条件，以及随着变化发生的各种现象（例如发光、放热、发生气体等）。如巨大的岩石逐渐风化变成泥土和沙砾；由于地壳变动而埋没在地下深处的古代树木变成了煤；铁器在潮湿的空气里逐渐生锈等。
2．进入化学之门。
2．1 实用的新能源――电池。铝－空气－海水为能源的新型电池已研制成功。太阳能电池是利用晶体硅和非晶体硅为材料制成的一种将太阳能转化为电能的装置。据预测到21世纪中期全世界的电力总耗量的20%~30%将由太阳能电池提供。氢氧燃烧电池是一种高效低污染的新型电池。电子手表之所以能昼夜走动，袖珍电子计算机的液晶显示器显示数字等都靠的是微型电池。电子表用的是银锌电池，化学反应方程式为：Ag2O+Zn==2Ag+ZnO，银－锌电池安装在电子手表中可以使用长达两年之久。能源起搏器安装的是锂－碘电池，植入人体内，使用寿命长达10年之久。
2．2 未来的能源――水中取“火”。目前各国都在探索新能源，如太阳能、潮汐能、地热、氢燃料和核能等，其中氢气是一种最有发展前途的新燃料，而氢气来自取之不尽，用之不竭的水。2H2O==2H2+O2，可用光化学法、生物方法或太阳能直接将海水转变为氢气。一旦水真正成为制氢的原料，人类又获得一种经久的能源。更有意义的是氢气燃料又与氧气化合成水，如此循环不息，使氢气成为人类永不枯竭的能源。
3．化学之门处处开。
3．1 腈纶有“合成毛线”之称，学名叫聚丙烯腈，它具有羊毛的特点，并优于羊毛。制取腈纶的原料是丙烯腈（CH2===CHCN），丙烯腈可由电石制造，也可用石油裂解和炼油废气中的丙烯来制造，丙烯经过氨氧化后，便成了丙烯腈，丙烯腈通过聚合反应变成聚丙烯腈，然后通过喷丝、纺织便成了腈纶纤维。
3．2 炸油条时，向面团里加入纯碱和明矾。在炸油条时，碳酸氢钠受热分解成碳酸钠、水和二氧气化碳，油条迅速膨胀起来。用明矾来中和碱性。反应产生的氢氧化铝呈胶体形式存在，有利于包裹二氧化碳气体和使面团具有较大限度的伸胀性。氢氧化铝是胃舒平的主要成分，它能中和胃中产生过多的胃酸（盐酸），保护胃壁黏膜。
3．3 聚氯乙烯（PVC），它就是家居中广泛应用的墙壁装饰材料墙纸的化学原料。我们用的肥皂盒、梳子、拖鞋、凉鞋、床单、水桶等都是由聚氯乙烯制成的，有的比丝绸还要柔软，有的比钢铁还要坚硬。
上面所讲的一些都是日常生活中常见到的，如果想了解更多的化学知识，那就到生活中去看、去听、去感受吧。
第7篇：聚丙烯腈纤维范文
渐进性成长
碳纤维是含碳量高于90%的无机高分子纤维。碳纤维可分别用聚丙烯腈纤维（PAN）、沥青纤维、粘胶丝或酚醛纤维经碳化制得，其中以聚丙烯腈为原料的碳纤维占市场份额75%以上。
与钢铁相比，碳纤维强度惊人，在大幅减轻重量的同时仍能保持材料的强度。作为与树脂一起烧结而成的复合材料，目前被应用机机身，而且需求正在迅速扩大。今后在汽车领域也有望得到全面应用。据日本媒体报道，碳纤维的全球市场规模到2020年有望比2012年增长2.5倍，达到2万亿5千亿日元左右。
如今，日本东丽是全球最大的碳纤维供应商，2013年9月，东丽就收购美国大型企业达成了协议，从而使得其全球份额已经提高至30%。据悉其今后将进一步扩大量产规模，以降低成本，在汽车碳纤维领域也争取领先。此外，全球第二大厂商日本帝人和第四大厂商日本三菱丽阳也已经开始扩大产能，日本企业在碳纤维领域有望进一步扩大优势。
而在中国，已经有越来越多的研究机构和企业对碳纤维倾注心血。在连云港，有着这样一家企业为了实现碳纤维的国产化持之以恒地坚持技改研发。他们不仅成功开发出T700高性能纤维，还将启动T800国产化进程。这就是连云港鹰游集团旗下的中复神鹰碳纤维有限公司。
当中复神鹰碳纤维开发出T300碳纤维时，谁也没有想到这家名不见经传的民营企业会将T700作为自己新的研发目标。鹰游集团董事长张国良告诉记者，这场进军T700的艰难攻关从2008年就开始了。2011年，神鹰碳纤维攻克了高致密化原丝难以均质预氧化的技术难题，当年下半年成功地实现了3K丝束T700级原丝及碳丝的连续稳定生产。2012年，神鹰碳纤维在原有的基础上，实现了干喷湿纺12K丝束生产线从原丝到碳化的全线贯通。这一步步的努力为神鹰碳纤维实现T700全面国产化打下了扎实基础。
随着国内外市场对碳纤维需求的增多，神鹰碳纤维在生产线稳定运行的基础上，通过技术改造新建年产5000吨干喷湿纺聚丙烯腈原丝及1800吨高性能碳纤维产业化项目。为了完成该项技术升级工程，神鹰碳纤维在已有的1000吨/年碳纤维生产线基础上，重点攻克干喷湿纺产业化技术难关，克服多纺位、高纺速、高粘度下的稳定纺丝难题，依托原有的聚丙烯腈原液聚合车间、纺丝车间及碳化车间、空分站和水站，又新建原丝生产线和碳化生产线各一条，从而实现企业产品规模再升级。
关键性突破鼓舞人心
2013年9月23日，中国纺织工业联合会在江苏省连云港市组织召开了由中复神鹰碳纤维有限责任公司、连云港鹰游纺机有限责任公司、中国复合材料集团有限公司以及江苏奥神集团有限责任公司承担的“干喷湿纺GQ45高性能碳纤维工程化关键技术及设备研发”项目技术成果鉴定会。
由中国工程院院士孙晋良、蒋士成任鉴定委员会正副主任的专家组形成的鉴定意见认为：“干喷湿纺GQ45高性能碳纤维工程化关键技术及设备研发”项目在国内率先突破了国际先进的干喷湿纺碳纤维制造技术，开发出了适用于干喷湿纺的均质化聚合系统、低扰度空气层纤维成型系统以及高速高倍蒸汽牵伸系统。项目在装备方面自主开发设计了快速换热的全混式60立方米聚合釜、干喷湿纺纤维成型装备、蒸汽牵伸装备、全套碳化关键装备以及高效溶剂回收和废气处理系统。基于以上关键技术和装备基础，制备出了各项指标均达到国标GQ4522标准的碳纤维产品，并应用于多家复合材料制造企业，反映良好。鉴定委员会一致认定SYT45产品达到了国内领先、国际同类产品先进水平。
据了解，中复神鹰碳纤维有限公司拥有全套自主研发的国际主流工艺干喷湿纺SYT45相当于GQ45级的高性能碳纤维原丝生产线和碳化生产线，通过自主创新，他们的干喷湿纺SYT45级碳纤维已经正式投入大规模生产，也使得中复神鹰成为我国唯一实现工业化生产干喷湿纺SYT45级碳纤维企业，也是世界上第三个攻克干喷湿纺工艺难题的企业。这标志着我国高性能碳纤维生产已经能够在国际舞台上夺得对话权。
第8篇：聚丙烯腈纤维范文
阐述了不分散低固相体系PHP-HPAN双聚泥浆的功用、组成、指标及其工作原理和调配，以及在河南煤田勘探中的应用实例。
关键词：不分散低固相体系；双聚泥浆； 河南煤田；工程实例；
中图分类号：P634.6 文献标识码： A
前言
在煤田勘探过程中由于地层复杂，钻孔深度大，孔内事故（如坍塌，掉块，缩径，漏失，卡钻等）比较频发，所以对泥浆的要求比较严格，既要保证工程质量和效率，同时也要降低成本和工人的劳动强度。本文比较全面的介绍的不分散低固相体系的双聚泥浆的功用，性能指标，优点，以及各个组成的工作原理和作用，同时还介绍了泥浆的调配包括各个组成的用量以及配制方法，还用工程实例证明了双聚泥浆在河南煤田勘探中显示出的优良性能。
一、钻井液的功能
定义：钻井液有称冲洗液，广义称循环介质或钻井液体，俗称泥浆，被喻 钻井的血液。
1、携带并悬浮岩屑，这是钻井液最基本的功用，通过其本身的循环，将孔底被钻头破碎的岩屑携至地面，保持孔内清洁，在接单根，起下钻或因事故停止循环时，能将孔内的钻屑悬浮在泥浆中，使钻屑不会很快下沉，避免沉沙卡钻等事故发生。
2、冷却钻头，钻具。钻头旋转破碎岩层，会产生很多热量，同时钻具不断与孔壁摩擦，也产生热量。通过泥浆不断循环将这些热量不断吸收，然后带到地面释放到大气中，从而起到了冷却钻头，钻具，延长其使用寿命的作用。
3、保护孔壁。井壁稳定，井眼规则是安全，优质，快速钻进的基本条件，性能良好的钻井液具有良好的造壁的作用，在井壁上形成薄而韧的泥饼稳固已钻开的地层并阻止液相侵入地层，减弱泥页岩水化膨胀和分散的程度。
4、冲洗孔底。钻井液在钻头喷嘴处以极高的速度冲洗孔底，使钻头在孔底始终接触和破碎新地层，避免重复破碎，保证安全，快速钻进。
钻具。由于钻井液的存在使钻头，钻具均在液体内旋转，特别是性能优良的钻井液，将大大降低钻具摩擦的阻力。
5、平衡地层压力。在钻进过程中通过调节钻井液的密度，使液柱压力能够平衡地层压力，防止井塌，井喷，漏失等井下复杂情况的发生。
二、双聚泥浆
㈠ 不分散低固相钻井液
不分散低固相钻井液是用高分子聚合物处理低粘土含量原浆的产物。“不分散”是指高聚物凝剂能将泥浆中钻屑和劣质粘土絮凝成团，不分散于钻井液中，“低固相”是指包括粘土和钻屑的固相含量少，因为它固相含量低，密度小，性能优良，也称“优质轻泥浆”。
1、不分散低固相钻井液的优点
①钻井液密度低，固相含量小，有利于发现油气层，不易压死和堵死油层，同时可以提高钻速。
②性能好，可以减轻钻具及设备磨损，并减少卡钻事故；
由于剪切稀释能力强，携带岩粉能力强，抑制性好使得孔径规则，孔内事故少；
③粘度低，流动性能好，钻头有可能获得较大的水力功率
④有利于破碎岩石和清洗孔底；对泥页岩和粘土不起分散作用，可以保持孔壁稳定，并且可以防止粘土污染。。
（二） 不分散低固相钻井液的组成和性能指标
不分散低固相钻井液一般由淡水、膨润土和选择性絮凝剂组成（用选择性絮凝剂来提高膨润土原浆的粘度、动切力、并降低滤失量），只在某些特殊情况下才加入一些降滤失剂，但尽量不要使用分散剂因为分散剂不仅削弱聚合物絮凝岩屑（劣质粘降低钻速，因为分散剂的作用是使钻井液能够容纳更多的岩屑，而不能清降岩屑。
不分散低固相钻井液的性能指标应满足：
1．钻井液中总固相含量应维持在4%（体积）以下。
2．岩屑和膨润土的比例应不超过2：1;
3．动/塑比值应为0.36～0.48。
4．动切力保持在1.5～2.9帕能有效的携带岩粉，若超过2.9帕不仅不能提高携带岩粉的能力，而且不能发挥钻头水力因素来提高钻速，同时易产生压力激动，对在地面清除岩屑也不利。
5．滤失量应从孔壁稳定和钻速考虑。
6．PH值应控制在7～8.5之间。
7．钻井液密度小于1.08㎏/L。
（三） 不分散低固相钻井液的工作原理
1．有机高聚物的絮凝原理
有机高聚物，由于高分子链节上吸附粘土颗粒，并通过“桥联”作用联结起来，最后絮凝成团并沉淀，分子量越大的高聚物，絮凝作用越明显，絮凝作用可分为全絮凝和选择性絮凝，选择性絮凝又可分为增强型和非增强型。
2．不分散低固相钻井液工作原理
如前所述，不分散低固相钻井液具有絮凝作用和很好的防塌作用，防塌的原理是：长链聚合物在泥页岩表面上发生多岩吸附后粘附在孔壁的微裂缝上，可以阻止泥页岩的剥落，同时HPAM或PAN的浓度较高时，在泥页岩孔壁表面上形成较致密的吸附膜，可以降低液相进入泥页岩的速度，对泥页岩水化起到一定的抑制用用，再者，水溶性长链高聚物在钻井液中的浓度达到一定数值后，钻井液成为假塑性流体，在层流时，表现粘度随着剪切速率的增大而降低，高聚物浓度越高，N值越小，动/塑比值越大，剪切稀释能力越强，流速剖面的平板化程度 也就越大。
三、双聚泥浆各组成成分的机理与作用
（一）水解聚丙烯腈（代号HPAN）
水解聚丙烯腈是腈伦废丝废布等经碱水解反应后的白色粉末产物，密度1.14～1.15g/cm3，平均分子量12.5万～20万，其水解反应为：
腈基（-CN）和酰胺基（一CONH2）的存在有利于该共聚物在粘土颗粒上的吸附，可与羧钠基（-COONa）的水化作用相配合，在配制水解聚丙烯腈时，可稍加一点烧碱（聚丙烯腈：烧碱=1～2.5：1）以保留一部分腈基和酰胺基，实践表明，聚丙烯腈完全水解时其降滤失性能有所下降，用作降滤失剂的水解聚丙烯腈，水解度为60%左右，水解聚丙烯腈除降滤失作用外，还具有好的抗温（达240～250℃）、抗盐能力，但抗钙能力较弱，且有一定的絮凝和抗菌作用，加量一般取0.2%～1%。
（二）水解聚丙烯酰胺（代号PHP或HPAM）
1．水解聚丙烯酰胺是PAM在一定温度下与一定量的NaOH溶液进行水解反应的产物，水解产物是聚丙烯酸钠和聚丙烯酰胺的共聚物，水解度越大，表示聚丙烯酸钠含量越大，水溶性也越好，PHP有粉状和胶状两种，水解度一般为5%～3%，主要用作不分散低固相水基钻井液的絮凝剂，并兼有改善钻井液流变性能，降低摩阻等效能，水解度30%时，选择性絮凝效果最好。
2．水解聚丙烯酰胺的防塌机理
部分水解聚丙烯酰胺分子链中含有羧钠基（-COONa）和酰胺基（-CONH2），酰胺基（-CONH2）吸附在孔壁上而羧钠基（-COONa）的水化，其周围带有一定水化半径的水化膜，在水化膜压力的作用下，水化后的羧钠基（-COONa）将使形成致密的吸附膜，当同类分子间的距离较远时，分子间以吸引力为主，距离较近时，分子间以排斥力为主，部分水解聚丙烯酰胺分子中的羧钠基（-COONa）在分子力的作用下，产生聚集，使体系成膜的强度大，密实性高，防塌能力比较强，成本低，良好的环境相容性。
3．钠羧甲基纤维素（Na-CMC）有低粘、中粘及高粘三种产品，它是一种良好的降滤失剂，同时还具有一定的抗盐、抗钙和抗温能力（抗温130～140℃），也可作增粘度剂。
4．腐植酸甲，加量3%左右可提高钻井液的分散度，降低滤失量和稀释作用。
四、双聚泥浆的配制
㈠ 钻井液配制的计算
1、钻井液的配制的计算
Vr1（r2-r）
W=——————（kg）
r1-r
式中：r1—粘度密度（2.2～2.6）；
r2—所配钻井液的相对密度；
r—水的密度（淡水为1.0，海水为1.03）；
V—所需钻井液量（l）
2、配制钻井液所需水量V1
W
V1=V－——（l）
r1
3、降低钻井液相对密度所需加水量V1
V（r5-r6）
V1=—————（l）
r6－r
式中：r6—加水稀释后的钻井液相对密度
4、钻井液中所需化学处理的配制与用量
① 无机、有机处理剂用量的计算，无机处理剂加水量一般按干粉量计算，然后配成一定浓度的水溶液，如用纯碱或烧碱对粘土进行改性时，应按粘土质量计算其用量，例如，用6%的纯碱处理钙膨润土，即每100g钙膨润土中应加6g纯碱。
有机处理剂的加量（如钠羧甲基纤维素，腐植酸钾、腐植酸钠，铁羟盐，聚丙烯酰胺等）是按钻井液体积百分比计算出干粉的用量，有些处理剂（如钠羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺等）应将计算出的干粉用量事先配成一定浓度的水溶液，再加入钻井液中。
② 钠羧甲基纤维素配制时将纤维素（棉花花短纤维，甘蔗纤维）置于烧碱液中浸沧，度为碱纤维素后，再经氯醋酸酸醚，化可得羧甲基纤维素（CMC）,醚化过程中同时加入烧碱或纯碱液，即可得Na-CMC也可直接从市场购买成品。
Na-CMC的两个重要指标是聚全度（n）各取代度（x，醚化度）它们对产品的水溶性、粘度和降失水效果均有较大影响。
聚全度即分子链数的大小，由于制造时纤维素链节断裂，使Na-CMC聚合度比原来纤维素的低处理泥浆的Na-CMC的聚合度范围在200-600（即分子量4.5-13.5万）之间。聚合度越高，则其水溶液粘度越高，以此来区分Na-CMC的高、中、低三种粘度的工业产品，一般以浓度为2%的Na-CMC溶液粘度为标准粘度产品为08-1.2Pa.S以上，中粘度0.3-0.6Pa.S，低粘度为0.01-0.03Pa.S。
取代度是每个环式葡萄糖链节上的羧甲基的数目，取代充一般在0.5-0.85之间，它是决定Na-CMC水溶性的主要因素。取代度大于0.5才溶于水，其值越高水溶性越好。
用Na-CMC处理泥浆时加入量要达到0.06%-0.1%以上，淡水泥浆用Na-CMC降失水时，其加入量为泥浆产量的0.5%以下。
现场使用Na- CMC时，最好先配成浓度2-3%的水溶液，随时用随时加入。
③ 纯碱，纯碱易溶于水，在40℃时溶解度最大，水溶液呈强碱性，泥浆中加纯碱，可使其中的钙离子多碳酸钠中的碳酸根作用于，置换出钠离子，同进，产生不溶于水的碳酸钙沉淀，消除了粘土中钙离子对泥浆的有害作用。此外，在泥浆中加入少量纯碱，能使粘土颗粒的湿润性变好，就是在粘附着的两个粘土颗粒这间形成薄的水膜，使粘土颗粒分散性好，泥浆中的细粒增多碳酸钠加量的不同，引起泥浆性能的变化也不同，失水量由大变小再变大，粘度、静切力由小变大再变水，最后趋于不变，因此，纯碱的加入量必须严格控制。
5、烧碱
烧碱又叫火碱，苛性钠，它的化学名称叫氢氧化钠，分子式是NaOH，分子量40。
纯品为无色透明晶体，工业固体烧碱量乳白色常温下相对密度2.0-2.2，能溶于等量的水中，呈强碱性酸碱值12.6，易吸潮，从空气中吸收二氧化碳，变为碳酸钠烧碱浓溶液及固体能侵蚀皮肤和衣物，使用时应戴防护眼镜及胶皮手套，不同漫度下烧碱在水中的溶解度如表3
表3 不同温度下烧碱在水中的溶解度
从表中可见，即使在常温下，烧碱的溶解度也是很大的工业烧碱除固体外，还有液体烧碱，烧碱是调节泥浆PH值，最常用的药剂，同时，也用它来配制单宁酸钠、腐殖酸钠及进行水解等用在现场，有时单独用烧碱液处理泥浆调节PH值。
粘土：水：纯碱：HPAN：HPAM=1：20：0.06:0.1:0.1-0.2用上述配方处理的泥浆，其性能为，相对密度1.06，失水量8.5ml/30min，胶体率100%，PH值7.5-8调节粘度时利用Na-CMC增粘同时降失水，利用腐殖酸钾来防塌、降粘、降滤失，根据情况的需要调节用量。
㈡ 钻场制造泥浆的方法
在普查找矿，钻机分散，单机作业的情况，钻机要自行搅拌泥浆，下面介绍两种钻机搅拌泥浆的简便方法
1、水泵喷射搅拌法
搅拌方法是，将一特制喷头接在水泵安全水门的乏水管的出口一端，放入容积2-3m3的铁水箱或泥浆坑中，水箱内的粘土事先捣碎，有条件的地区最好加工成粘土粉，用水在箱（坑）内浸泡2-4h，然后把水龙头放入水箱内，开动水泵，喷头也放在水箱里，即可喷射，喷头插入水内不得超过粘土面防止堵塞，这种方法是借喷头在水内产生的急剧涡流，使粘土振动循环，使粘土颗粒更好地分散，如此往返循环1-1.5h后，测量其性能，若合乎标准，即可放放泥浆坑内，再搅拌第二箱，此种方法简单方便，很适合现场。
2、 卧式搅拌机
水加喷射或人工搅拌泥浆，在春、夏、秋三季使用较为方便，冬季，特别是北方冬季时间长，应以搅拌机在场房内搅拌为宜，如果夏季多雨，也应采用这种方法。
五、工程实例
㈠ 工程概况
河南省平顶山煤田贾寨—王楼勘探项目是河南省国土资源厅下发、河南煤田地质局四队中标并钻探施工的项目，本次钻探的目的是获取目标煤层的煤质、埋深及瓦斯含量，和煤层实际厚度及其顶底板岩石力学性质。该钻孔设计深度1250米，实际终孔深度1436.94米。
㈡ 地层情况
该钻孔自上而下钻进所遇地层有：
第四系（Q）：厚度0～180m，分上中下三段，褐色粘土，松软，夹有砾石，砾石以火成岩、石英为主，分选差，滚园度好；中段，灰绿色、褐色粘土、砂质粘土具可塑性，夹砾石，砾石成分复杂，有火成岩、石英岩、平顶山砂岩及金斗山砂岩，分选差，滚园度中等；下段棕红色，灰绿色，粘土、砂质粘土，致密，可塑性强，含钙质结核，粘土夹砾石，砾石以石英砂岩为主。
和尚沟组（T1h）：厚度240m，鲜红、暗紫色砂质泥碉、泥岩，粉砂岩为主，夹暗紫红色中、细粒石英砂岩，主要成分以石英、长石、岩屑、云母为主，泥质胶结，含钙质结核及具交错层理，局部破碎。
刘家沟组（T1l）：厚度220m，紫红色细～中粒砂岩，厚层状，成分以石英为主，分选较好，铁硅质胶结，致密坚硬，具红色铁质斑点，具交错层理，夹砂质泥岩（俗 称金斗山砂岩）。
石千峰组（P2sh）：厚度320m，灰白色，厚层状，中粗粒砂岩，成分以石英为主，次为长石、岩屑，分选差，次棱角状，局部含石英、燧石砾，硅质胶结，具大型板状交错层理，下部夹绿灰色或紫红色砂质泥岩薄层（俗称平顶山砂岩）。
上石盒子组（P2s）：平均厚度190m，为本区含煤地层，分九煤段、八煤段、七煤段，灰～深灰色，泥岩、砂质泥岩，含植物化石碎片，夹灰绿色细砂岩或粉砂岩，或相变为绿灰色泥岩，含紫斑、暗斑及鲕粒，其中砂岩成分以石英为主，次为长石，含较多菱铁质颗粒，泥硅质胶结，夹泥质条带，具交错层理，少量层面含碳质及大片云母片。
下石盒子组（P1x）：平均厚度395米，为本区含煤地层，地层情况与上石盒子组相似，分六、五、四、三煤段。
山西组（P1s）：平均厚度90米，分小紫泥岩段、香炭砂岩段、大占砂岩段，二1煤段，绿灰色～灰色泥岩、砂质泥岩，含植物化石，紫斑、暗斑及菱铁质鲕粒，顶部含动物化石。二1煤层较稳定，局部含夹矸，夹矸为炭质泥岩，砂岩成分以石英为主，次为长石、云母、岩屑，分选中等，次园状，泥硅质胶结，具波状及交错层理，层面含碳质及云母片，硅质胶结，少量含泥质包体。
太原组（C3t）：平均厚度80m，分上部灰岩段、中部砂泥岩段，下部灰岩段，中下部为浅灰色砂质泥岩，含铝土质及鲕粒，上部为深灰色石灰岩，含腕足、瓣鳃类化石，局部含煤层，灰色石灰岩，显晶质，常含燧石结核，局部变为灰色砂质泥岩。
㈢ 钻探工程技术要求及该钻孔施工难题
1、岩煤层要求
① 第三系以上地层采取率不做要求。
② 见煤地层取芯率要求：
二叠系含煤地层≥70%；石炭系地层≥50%；断层破碎带≥40%；煤层其厚度达到0.7m时均参加验收，煤芯采取率要求长度采取率≥75%；重量采取率≥60%，并做到不污染、不烧结，不混入杂物。
③ 孔深检查，见基岩验收煤层，前后10米内每100米和终孔需丈量钻具，进行孔深检查，若丈量误差大于0.15%，要进行二次丈量，合理平差。
④ 各项原始记录应按统一规定的格式内容认真填写。
⑤ 对所采取的岩芯做到不颠倒，不丢失，准确地丈量和蔗，并清洁干净按顺序摆放，妥善保管。
⑥ 钻孔终孔层位必须取芯证实。
⑦ 未尽事宜按照《煤田勘探钻孔工程质量标准》及有关规定执行。详见表2《钻探煤层质量标准》。
2、含水层情况及设计要求
① 简易水文观测，见基岩开始进行消耗量观测和回次水位观测，观测次数应达到应测次数的80%。
② 泥浆消耗量观测为每正常钻进每小时观测一次，当冲洗液漏失时每三十分钟观测一次。
③ 每提钻后和下钻前各观测水位一次，如遇钻孔涌水、漏水，经地质主管部门同意后可堵漏并做详细记录。详见表3《全孔钻探工程质量标准》。
3、技术要求
① 钻塔、钻机、柴油机、水泵等设备安装要求周正、水平、牢固。、
② 钻塔安装要求绷绳、避雷针。
③ 用大口径钻穿第四系、第三系时，下入168mm套管后，换φ110mm、φ91mm终孔，并尽可能一径到底。
④ 三班压力一致，使用钻铤要合理，钻铤的重量应不小于孔底压力的30%，正常钻进时，使用岩芯管不能短于4米，防止钻孔打斜。
⑤ 严格执行安全操作规程，严禁违章作业，确保人身安全。
⑥ 进入煤系地层要认真看车，变软要起钻，反对试试看，防止将煤打丢
4、钻进中遇到的难题
① 由于钻孔深度大，地层复杂，而不同的地层对钻井液的要求又不尽相同。上部粘土，松散地层容易建造成孔壁坍塌，掉块而且一般粘土层都易造浆使钻井液的密度和粘度升高，所以要求入井钻井液的粘度尽量低些，同时又要防塌效果好。
② 砂岩砂粒易侵入钻井液的密度和粘度升高，所以要求井钻钻井液具有较低的密度、粘度和适当高的切力，并应采用一些防塌性能较好的钻井液，并严格控制钻井液的含砂量。
③ 砾岩砾岩胶结性极差，必要采用防塌效果较好的钻井液
④ 进入煤系地层，泥岩遇水膨胀，容易造成缩径坍塌，砂岩含硅泥质胶佳，夹泥质条带，具交错层理，裂隙比较发育，所以要求钻井液的降低滤失量，防塌、防卡，改善造壁性能
⑤ 其它的问题如动切力的调整，流变性能调节等以上的问题，要求泥浆同时满足各个地层情况的要求。
六、问题的解决
通实践和参考前辈的经验，本孔选用了PHP-HPAN双聚泥浆同时采用了大沉淀坑和长循环槽的净化方式，增强了双聚泥浆的使用效果。
各个地层对泥浆性能的要求见下表
根据地层的要求，调节配方中各化学成份的用量，加入时，在孔口徐徐加入，用人工搅拌或水泵循环。
双聚泥浆的使用，解决了固相含量高，相对密度大，深孔作业出现的不少问题（如坍塌，缩径，漏失，卡钻等）使钻探效率提高10%以上，而且还大大减少了孔内事故，降低了成本，使P9-1 孔顺利的完成了勘探任务。
结语
煤系地层，特别是含有泥岩，炭质泥岩的煤系地层，以及裂隙发育、破碎的砂岩层和其它遇水膨胀、水化分散，自然造浆能力较强的地层，使用双聚泥浆，使泥浆性能稳定抑制粘土膨胀，水化分散，降低了固相含量，失水量。大大的减少了坍塌掉块，粘钻，卡钻等孔内事故的发生，取得了良好的效果。
参考文献
韩广德等著《中国煤炭工业钻探工程学》煤炭工业出版社：2000年
赵运兴等编《煤田钻探技术手册》修订本 煤炭工业出版社：1986年
鄢泰宁主编《岩土钻掘工程学》中国地质大学出版社：2001.8
第9篇：聚丙烯腈纤维范文
关键词：聚丙烯纤维；混凝土；抗裂性；经济性
中图分类号：TB3文献标识码：A
混凝土中掺加聚丙烯纤维，可大大提高其抗腐蚀性、抗裂性、抗渗性、抗冲击性，掺加了聚丙烯纤维的混凝土，可用于一般工业与民用建筑刚性自防水、大体积混凝土的防裂，也可用于路面、桥面等易开裂的薄板混凝土结构。混凝土中掺加聚丙烯纤维，掺加量小、成本低、操作简便但效果明显，因而在工程建设领域得到了广泛应用。
一、概述
聚丙烯纤维是一种新型的混凝土纤维，被建筑工程界称为混凝土的“次要增强筋”，它是一种经特殊工艺进行纺丝、切断、亲水处理后生产的高强度束状单丝纤维，加入混凝土或砂浆中后，可起到有效控制混凝土因固塑性收缩、干缩、温度变化等引起的微裂缝，防止或抑止裂缝形成及发展，大大改善混凝土防裂、抗渗、抗冲击能力等作用。
二、聚丙烯纤维的作用机理
聚丙烯纤维化学性质稳定，它主要通过改变混凝土的物理力学性能来达到改变混凝土内部结构的效果。聚丙烯纤维本身与混凝土骨料、水泥、外加剂不会发生任何冲突，与混凝土有良好的亲和性，可以迅速而轻易地与混凝土材料混合，而且它在混凝土中的分布极其均匀，在电子显微镜下观察，每立方厘米混凝土内的纤维丝可达到20多条。由于聚丙烯纤维同水泥基体有紧密的结合力，能在混凝土中形成一种均匀的乱向支持体系，所以它掺入混凝土能产生有效的三维加强效果，就像在混凝土中加入了大量的微小细筋，同时它的效果又远远比加强钢筋的效果明显。聚丙烯纤维在混凝土中的乱向分布有助于减弱混凝土的塑性收缩，它使收缩能量被分散到混凝土中具有高强度低弹性模量的纤维上，使纤维吸收部分能量，从而极大地提高了混凝土的韧性，抑制了微细裂缝的产生和发展。同时，由无数根纤维在混凝土内部形成的支撑体系，可以有效地防止混凝土骨料的离析，保证混凝土早期泌水性的均匀，从而防止了沉降裂纹的形成。工程实践也表明，加入聚丙烯纤维，是控制混凝土塑性收缩、干
裂等非结构性裂缝的有效手段。
三、混凝土中添加聚丙烯纤维的作用效果
（一）保证混凝土的均质性。混凝土在浇灌后，通常都会发生离析现象，即比重较大的骨料下沉与水泥砂浆有所分离，同时混凝土表面出现析水，并因此降低了混凝土的均质性，使混凝土上、下部位的性能出现差异，严重时还会使混凝土出现裂缝。而在混凝土中掺加适量聚丙烯纤维后，均匀分布于混凝土中的纤维，可以起到承托作用并阻止上述离析现象的发生，从而保证了混凝土的均质性。
（二）提高混凝土的抗裂性。塑性状态的混凝土强度极低，而刚浇灌后的混凝土，常会因气候干燥或刮风等原因导致混凝土表面失水较大，使混凝土发生塑性收缩而出现裂缝。硬化的混凝土由于存在干燥收缩、温度收缩及碳化收缩，内部会产生各种收缩应力（拉应力），当混凝土结构内产生的拉应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土就会产生大量裂缝。而聚丙烯纤维加入混凝土后，就有大量的单丝纤维均匀地分布于混凝土中，并在混凝土内部构成了均匀的乱向支撑体系，从而使收缩变形引起的微裂缝，在产生过程中遭遇到纤维的阻挡，能量被消耗后微裂缝就难以进一步发展。
（三）提高混凝土的抗渗性。掺入聚丙烯纤维可大幅度提高水泥基材的抗渗性，这也要归功于均匀分布在混凝土基材中的数以千万计的细纤维。掺加纤维的混凝土基材，在限制收缩的条件下，因失水干缩而引发裂缝，但由于纤维存在阻裂作用，从而显著减少了初始裂缝的数量，有效地抑制了裂缝的宽度和长度，从而大大降低了生成连通裂缝的可能性。测试表明：0.1体积掺量的纤维混凝土比普通混凝土抗渗能力提高100%以上。
（四）提高混凝土的抗冻融性。掺入少量短切聚丙烯纤维的混凝土，其抗冻融性会大大提高。按混凝土抗冻试验法，经25次反复冻融，混凝土不会发生分层与龟裂现象。其原因就在于：纤维在混凝土材料内部各方向上的随机均匀分布，对材料整体产生微加筋作用，缓解了温度变化引起的混凝土内部应力作用，阻止了温度裂缝的扩展；同时，聚丙烯纤维混凝土抗渗能力的提高，也有利于其抗冻能力的提高。
（五）提高混凝土的耐火性和遇火时的安全性。混凝土受热爆裂的过程，就是混凝土中的水分从混凝土内部逸出的过程。随着温度的不断升高，混凝土强度损失的速率随之增加，温度达到600℃时，混凝土的强度会损失50%，达到800℃时，强度损失80%左右。高强度混凝土，由于密实度高、孔隙率低，蒸发通道不畅，水分能尽快逸出，从而会产生几乎达到饱和蒸汽压的过高蒸汽分压，由于蒸汽分压远远超过了混凝土抗拉强度，最终必然导致混凝土不能抵御内部压力而爆裂。但高性能混凝土加入聚丙烯纤维后，情况会发生变化。当温度为180℃，混凝土还处于自蒸阶段时，结构的内部压力还不是很大，同时由于聚丙烯纤维的熔点极低（杜拉纤维的熔点为165℃），它在较低的温度下就会熔化，而且熔化后的液态体积远小于其为固态时所占的空间，于是聚丙烯纤维熔化后会形成众多小孔隙，而且由于聚丙烯纤维分散均匀性，纤维细小、量多，从而使得混凝土内部孔隙结构发生变化，孔隙的连通性加强，为混凝土内部水分的分解蒸发提供了方便通道，也就降低了由于水分蒸发所形成的气压，使混凝土结构内部压力大降低，从而防止了爆裂现象的产生。