聚丙烯腈纖維精選(九篇)

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第1篇：聚丙烯腈纖維范文

關(guān)鍵詞：牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維；醋酯纖維；三醋酯纖維；定量分析

1 引言

牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維，俗稱牛奶蛋白纖維，是利用牛奶中提取的酪蛋白與聚丙烯腈共聚或共混后通過(guò)濕法紡絲而形成的，自問(wèn)世以來(lái)就受到較多的關(guān)注。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，人們崇尚自然、回歸自然，更加注重服飾的舒適性、保健性、高檔化和時(shí)尚化。因此，牛奶蛋白纖維作為綠色、保健型紡織品的代表，已成為國(guó)際、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)消費(fèi)的潮流，也滿足了消費(fèi)者對(duì)服飾綠色環(huán)保、健康、時(shí)尚的追求。牛奶蛋白質(zhì)纖維因其具有以上眾多的優(yōu)點(diǎn)，各國(guó)的業(yè)內(nèi)人士都在積極進(jìn)行這方面的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)工作，并且開(kāi)發(fā)的領(lǐng)域呈現(xiàn)多元化，發(fā)展十分迅速。隨之而來(lái)的就是牛奶蛋白纖維的混紡產(chǎn)品的定量檢測(cè)日趨增多。為了完善實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)方法，本文對(duì)牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維/醋酯纖維和牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維/三醋酯纖維的檢測(cè)方法進(jìn)行了研究。

2 試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)樣品

原料為牛奶蛋白改性聚丙烯腈短纖維、醋酯短纖維、三醋酯短纖維。按50%牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維/50%醋酯短纖維、50%牛奶蛋白改性聚丙烯腈短纖維/50%三醋酯短纖維配比混合樣品。

2.2 試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

FZ/T 01103―2009 《紡織品 牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維混紡產(chǎn)品 定量化學(xué)分析方法》。

FZ/T 01057.4―2007 《紡織纖維鑒別試驗(yàn)方法 第4部分：溶解法》。

2.3 試劑

丙酮，餾程為55℃～57℃；二氯甲烷；60%硫酸，在冷卻的條件下，慢慢地將499mL（密度1.84g/mL）加入到450mL水中，待溶液冷卻至室溫，再用水稀釋至1L；稀氨溶液，將200mL氨水（密度0.880 g/mL）用水稀釋至1L。

2.4 試驗(yàn)設(shè)備

分析天平（精度0.0002g）、恒溫鼓風(fēng)干燥箱（105±3）℃、抽濾裝置、玻璃砂芯漏、200mL具塞三角瓶等。

2.5 試驗(yàn)方法

2.5.1 丙酮法

把試樣放入具塞三角瓶中，每克試樣加入100mL丙酮，搖動(dòng)燒瓶（浸透試樣），在室溫下靜止30min，每隔10min搖動(dòng)一次，然后輕輕倒出溶液（殘留物留在燒瓶中），用已知干燥質(zhì)量的玻璃砂芯坩堝過(guò)濾。試樣再重復(fù)上述處理2次（總共處理3次），但每次只需15min，處理總時(shí)間為1h。用丙酮將殘留物洗進(jìn)玻璃砂芯坩堝，用抽吸裝置排液。再往玻璃砂芯坩堝里倒?jié)M丙酮，靠重力排液。最后，用抽吸裝置排液，將玻璃砂芯坩堝和殘留物一并烘干，冷卻，稱重[1-2]。

2.5.2 二氯甲烷法

把試樣放入具塞三角瓶中，每克試樣加入100mL二氯甲烷，搖動(dòng)燒瓶（浸透試樣），在室溫下靜止30min，每隔10min搖動(dòng)一次，然后輕輕倒出溶液（殘留物留在燒瓶中），用已知干燥質(zhì)量的玻璃砂芯坩堝過(guò)濾，再加60mL二氯甲烷至具塞三角瓶的殘留物，用手搖動(dòng)，將其過(guò)濾到玻璃砂芯坩堝中，用少量二氯甲烷將殘留物清洗到玻璃砂芯坩堝中。真空抽吸排液，再用二氯甲烷注滿玻璃砂芯坩堝，重力排液后真空抽吸排液。用熱水清洗，將玻璃砂芯坩堝和殘留物烘干，冷卻，稱重。

2.5.3 60%硫酸法

把準(zhǔn)備好的試樣放入具塞三角瓶中，每克試樣加入100mL硫酸溶液，塞上玻璃塞，搖動(dòng)具塞三角瓶將試樣充分浸透后，將具塞三角瓶在室溫的狀態(tài)下放置1h，每隔10min搖動(dòng)一次。將殘留物過(guò)濾到玻璃砂芯坩堝，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堝中清洗殘留物，重力排液至少1min后再用真空抽吸。冷水連續(xù)洗滌若干次，稀氨水中和兩次，再用冷水洗滌。每次洗滌先重力排液再抽吸排液。最后將坩堝和殘留物烘干，冷卻，稱重。

2.6 結(jié)果計(jì)算

混紡產(chǎn)品凈干重量百分率的計(jì)算公式如下：

（1）

（2）

式中：P1――不溶纖維的凈干含量百分率，%；

P2――溶解纖維凈干含量百分率，%；

m0――預(yù)處理后試樣干重，g；

m1――剩余的不溶纖維干重，g；

d――不溶纖維在試劑處理時(shí)的重量修正系數(shù)。

d值的求得：

（3）

式中：m0――已知不溶纖維干重，g；

m1――試劑處理后不溶纖維干重，g 。

當(dāng)d值大于1時(shí)，表明不溶纖維在溶解過(guò)程中有重量損失，計(jì)算結(jié)果時(shí)要予以補(bǔ)償；d值小于1時(shí)，表明不溶纖維在溶解過(guò)程中有重量增加，計(jì)算結(jié)果時(shí)要予以扣除；d值等于1時(shí)，表明不溶纖維在溶解過(guò)程中沒(méi)有重量變化。

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維不溶于60%硫酸

采用60%硫酸法，在溫度為20℃、溶解時(shí)間為30min條件下，對(duì)牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維進(jìn)行溶解試驗(yàn)，得出溶解修正系數(shù)d值。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 60%硫酸法牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維d值

由表1可知牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維的d值在1.007～1.023之間，平均d值為1.02，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.0037。這表明，牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維在60%硫酸溶液中不溶解，纖維只受到一定損傷，但損傷小且穩(wěn)定。

3.2 醋酯纖維、三醋酯纖維溶解于60%硫酸

從FZ/T 01057.4―2007 《紡織纖維鑒別試驗(yàn)方法 第4部分：溶解法》系統(tǒng)溶解表中不難看出，醋酯纖維和三醋酯纖維在60%硫酸、常溫的條件下完全溶解。為了詳細(xì)了解醋酯纖維和三醋酯纖維在60%硫酸中溶解情況，確保所用試劑的溶解效果，本文在20℃、溶解時(shí)間為30min、硫酸濃度為60%的試驗(yàn)條件下，對(duì)醋酯纖維和三醋酯纖維的溶解性能進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

從3.2的試驗(yàn)結(jié)果可以看出，通過(guò)對(duì)醋酯纖維和三醋酯纖維溶解性能的驗(yàn)證試驗(yàn)，醋酯纖維和三醋酯纖維在60%硫酸中，20℃時(shí)30min條件下就能完全溶解，與FZ/T 01057.4―2007標(biāo)準(zhǔn)溶解情況一致。

3.3 牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維/醋酯纖維定量檢測(cè)方法對(duì)比

按照2.5.1丙酮法與2.5.3 60%硫酸法（溫度為20℃、溶解時(shí)間為30min、按d值為1.02進(jìn)行計(jì)算），對(duì)牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維/醋酯纖維混合纖維試樣進(jìn)行了溶解對(duì)比試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

從3.3的試驗(yàn)可以看出，標(biāo)準(zhǔn)對(duì)牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維/醋酯纖維混合纖維產(chǎn)品定量分析規(guī)定方法，從檢測(cè)結(jié)果上看，數(shù)據(jù)最大相對(duì)誤差為0.99%， 變異系數(shù)為0.91%，檢測(cè)數(shù)值一致性較好，唯一的缺點(diǎn)就是丙酮是有機(jī)溶劑，對(duì)檢驗(yàn)人員健康有一定的傷害；60%硫酸的方法，不是標(biāo)準(zhǔn)對(duì)牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維/醋酯纖維混合纖維產(chǎn)品定量分析規(guī)定方法，但從檢測(cè)結(jié)果看，數(shù)據(jù)最大相對(duì)誤差0.42%，變異系數(shù)為0.75%，檢測(cè)數(shù)值更加穩(wěn)定，均在1%的標(biāo)準(zhǔn)允差范圍內(nèi)，完全滿足檢測(cè)的需要，同時(shí)又減少了對(duì)操作人員的傷害，取得滿意效果。

3.4 牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維/三醋酯纖維定量檢測(cè)方法對(duì)比

按照2.5.2二氯甲烷法與2.5.3 60%硫酸法（溫度為20℃、溶解時(shí)間為30min，按d值為1.02進(jìn)行計(jì)算），對(duì)牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維/三醋酯纖維混合纖維試樣進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

從3.4的試驗(yàn)結(jié)果上看，標(biāo)準(zhǔn)方法的數(shù)據(jù)最大相對(duì)誤差為0.81%， 變異系數(shù)為0.99%，檢測(cè)數(shù)值一致性較好，缺點(diǎn)是二氯甲烷是有機(jī)溶劑，對(duì)檢驗(yàn)人員健康有一定的傷害；60%硫酸的方法數(shù)據(jù)最大相對(duì)誤差0.55%，數(shù)據(jù)最大變異系數(shù)為0.88%，檢測(cè)數(shù)值均在1%的標(biāo)準(zhǔn)允差范圍內(nèi)，既能滿足檢測(cè)的需要，同時(shí)又減少了對(duì)操作人員的傷害，取得滿意效果。

4 結(jié)論

4.1 在60%硫酸中牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維不溶解，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，未受到明顯影響，纖維損失小且穩(wěn)定，溶解修正系數(shù)僅為1.02，而醋酯纖維和三醋酯纖維在60%硫酸中完全溶解。

4.2 實(shí)驗(yàn)室在進(jìn)行牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維/醋酯纖維混紡產(chǎn)品和牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維/三醋酯纖維混紡產(chǎn)品定量檢測(cè)時(shí)，通過(guò)FZ/T 01103―2009《紡織品 牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維混紡產(chǎn)品 定量化學(xué)分析方法》與60%硫酸法進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，60%硫酸法同樣適用該試驗(yàn)，而且精確性和穩(wěn)定性更好，檢測(cè)結(jié)果完全滿足標(biāo)準(zhǔn)要求；

4.3 標(biāo)準(zhǔn)采用的是丙酮和二氯甲烷等有機(jī)溶劑進(jìn)行溶解試驗(yàn)，毒性較大，污染比較嚴(yán)重，不利于環(huán)保，而且對(duì)檢驗(yàn)人員危害較大。采用60%硫酸作為溶解試劑，危害小，解決了這一問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)：

[1] FZ/T 01103―2009 紡織品 牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維混紡產(chǎn)品 定量化學(xué)分析方法 [S].

第2篇：聚丙烯腈纖維范文

關(guān)鍵詞：桑蠶絲；柞蠶絲；牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維；硫酸法

牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維是以牛乳作為基本原料，經(jīng)脫水、脫油、脫脂、分離、提純，使之成為一種具有線型大分子結(jié)構(gòu)的乳酪蛋白；再與聚丙烯腈進(jìn)行共混、交聯(lián)、接枝，制備成紡絲原液；最后通過(guò)濕法紡絲成纖、固化、牽伸、干燥、卷曲、定型、短纖維切斷（長(zhǎng)絲卷繞）而成的一種動(dòng)物蛋白纖維[1]。紡織品中牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維和桑蠶絲/柞蠶絲混紡時(shí)，現(xiàn)行的紡織標(biāo)準(zhǔn)FZ/T 01103―2009《紡織品 牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維混紡產(chǎn)品 定量化學(xué)分析方法》[2]沒(méi)有這種混紡產(chǎn)品的定量分析方法，若按國(guó)標(biāo)GB/T 2910.4―2009 《紡織品 定量化學(xué)分析 第4部分：某些蛋白質(zhì)纖維與某些其他纖維的混合物（次氯酸鹽法）》[3] 進(jìn)行定量化學(xué)分析，因次氯酸鹽能同時(shí)溶解蠶絲和牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維中的牛奶蛋白，此方法只適用于牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維中蛋白比例已知的混紡產(chǎn)品，當(dāng)牛奶蛋白和聚丙烯腈的比例未知時(shí)，則無(wú)法對(duì)混紡產(chǎn)品進(jìn)行定量分析，檢測(cè)兩種纖維的含量。而實(shí)際檢測(cè)工作中，絕大部分樣品都未知牛奶蛋白的比例，為解決這一問(wèn)題，本文參照FZ/T 01057―2007《紡織纖維鑒別試驗(yàn)方法 第4部分：溶解法》[4] 、GB/T 2910―2009《紡織品 定量化學(xué)分析》[2]和AATCC 20A―2011《纖維分析：定量》[5]，通過(guò)蠶絲和牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維的溶解試驗(yàn)，篩選合適的試驗(yàn)方法和試驗(yàn)條件，探討牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維/蠶絲混紡產(chǎn)品定量化學(xué)分析的問(wèn)題。

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器

BRAND干燥烘箱[控溫（105±3）℃]、IKA陶瓷電加熱板（帶磁力攪拌）、SARTORIUS分析天平（精度0.1mg）、KASEN振蕩水浴鍋、SHZ-D（Ⅲ）真空泵、砂芯坩堝（30mL，80μm～120μm）、抽濾瓶（帶可固定坩堝適配橡膠圈）、干燥器（帶硅膠）、具塞三角燒瓶（250mL）。

1.2 試劑和試樣

30%雙氧水、低亞硫酸鈉、磷酸鈉（分析純，凌峰化學(xué)試劑公司）；氯化鈉、丙酮、次氯酸鈉、稀氨水溶液[200mL的濃氨水（ρ=0.880g/mL）用水稀釋至1L]、氫氧化鈉（分析純，廣州化學(xué)試劑廠）； 36%～38%濃鹽酸、95%～98%濃硫酸（分析純，廣州市東紅化工廠）； N，N-二甲基甲酰胺（分析純，西隴化工）；貼襯布桑蠶絲（上海市紡織工業(yè)技術(shù)監(jiān)督所）、牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維（科紡實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司）、柞蠶絲（庫(kù)存樣品）。

1.3 試驗(yàn)原理

在不同化學(xué)性質(zhì)的試劑中進(jìn)行蠶絲和牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維的溶解試驗(yàn)，選擇合適的試驗(yàn)方法和試驗(yàn)條件。具體如下：

（1）試驗(yàn)方法的選擇：試驗(yàn)并評(píng)價(jià)桑蠶絲、柞蠶絲、牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維在不同試劑中的溶解性，選出合適的試驗(yàn)方法。

（2）試驗(yàn)條件的選擇：利用（1）中選出的方法，在不同試驗(yàn)條件下進(jìn)行試驗(yàn)，根據(jù)蠶絲的溶解情況和牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維的損失程度及穩(wěn)定性，選出合適的試驗(yàn)條件。

1.4 計(jì)算

試樣損失率ω（%）=100（mm0） / m0（m0――溶解前干燥質(zhì)量；m――溶解后干燥質(zhì)量）。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維中牛奶蛋白的含量

參照FZ/T 01103―2009，在20℃的溫度下，用1mol/L次氯酸鈉溶解試樣40min，把牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維中的牛奶蛋白從已知干燥質(zhì)量試樣中溶解去除，收集殘留物、清洗、烘干、稱重、計(jì)算。經(jīng)計(jì)算牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維中牛奶蛋白的含量為16.7%。

2.2 蠶絲、牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維的溶解性

選用桑蠶絲、柞蠶絲和牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維的試樣，在不同的試劑中溶解30min。

由表1可知，牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維的耐酸和耐堿性能強(qiáng)于蠶絲，耐有機(jī)試劑的性能弱于蠶絲。由此推測(cè)，纖維成分分析常用的試劑中有以下幾種試劑可能適用于牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維/蠶絲混紡產(chǎn)品定量分析的要求：氫氧化鈉（NaOH）、鹽酸（HCl）、硫酸（H2SO4）、N，N-二甲基甲酰胺（C3H7NO）。理論上，試驗(yàn)結(jié)果經(jīng)過(guò)修正后，這些試劑均可用于混紡產(chǎn)品的定量分析。但為了得到最佳試驗(yàn)效果，需進(jìn)行溶解試驗(yàn)的比較分析，選出最佳試驗(yàn)效果的試劑，使之能夠完全溶解一種纖維，同時(shí)對(duì)剩下纖維的損失小且穩(wěn)定。

2.3 氫氧化鈉法

試驗(yàn)表明，在濃度≥2.5g/L氫氧化鈉（NaOH）的沸騰溶液中，試驗(yàn)進(jìn)行到 30min時(shí)蠶絲才完全溶解，而在相同試驗(yàn)條件下牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維部分溶解，剩余物為膠體狀態(tài)，不能進(jìn)行定量分析，無(wú)法滿足檢測(cè)的要求。

2.4 N，N-二甲基甲酰胺法

試驗(yàn)表明，溫度90℃、溶解時(shí)間1h的試驗(yàn)條件下，N，N-二甲基甲酰胺法溶解牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維和蠶絲的混合物，聚丙烯腈完全溶解，剩余物中牛奶蛋白粘附在蠶絲上，且兩者化學(xué)性質(zhì)相似，難以通過(guò)物理或化學(xué)方法分離，不適合定量分析。

2.5 鹽酸法

2.5.1 蠶絲在鹽酸溶液中的溶解性

選用桑蠶絲和柞蠶絲試樣在不同試驗(yàn)條件的鹽酸溶液中進(jìn)行溶解試驗(yàn)。

由表2可知：①試驗(yàn)溫度20℃時(shí)，桑蠶絲在鹽酸濃度≥29%的溶液中，接近10min時(shí)完全溶解；柞蠶絲在鹽酸濃度≥35%的溶液中，接近10min時(shí)完全溶解；②溫度每升高20℃，溶解桑蠶絲和柞蠶絲所需鹽酸溶液的濃度約降低1%。由此可知，溫度對(duì)蠶絲溶解性能的影響不明顯，為簡(jiǎn)便操作、減少能耗、減輕鹽酸的揮發(fā)性對(duì)環(huán)境的影響，選用室溫條件下的溫度點(diǎn)20℃作為試驗(yàn)溫度。

2.5.2 牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維在鹽酸溶液中的溶解性

2.5.2.1 鹽酸濃度對(duì)牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維的影響

溫度20℃、時(shí)間10min的試驗(yàn)條件下，測(cè)試鹽酸濃度對(duì)牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維的影響。

由表3可知，牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維在鹽酸濃度29%的溶液中損失率為4.04%；在35%溶液中損失率為6.65%；在濃鹽酸中損失率為11.77%。鹽酸溶液的濃度對(duì)牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維質(zhì)量損失的影響比較明顯，濃度越高損失越大。為使蠶絲能完全溶解，而牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維的損失小，選用鹽酸的濃度為35%。

2.5.2.2 溶解時(shí)間對(duì)牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維的影響

溫度20℃時(shí)，在35%的鹽酸中測(cè)試溶解時(shí)間對(duì)牛奶蛋白改性腈綸纖維的影響。

由表4可知：牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維20℃時(shí)，在35%的鹽酸溶液中，溶解10min的損失率為6.65%；溶解20min損失率為12.60%；溶解30min損失率為14.43%。溶解時(shí)間對(duì)牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維損傷的影響較大，時(shí)間越短纖維的損失越小。

因此，鹽酸法定量分析牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維/蠶絲混紡產(chǎn)品時(shí)，可選鹽酸濃度35%、溫度20℃、溶解時(shí)間10min作為試驗(yàn)條件進(jìn)行試驗(yàn)，此時(shí)溶解蠶絲，剩余牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維，剩余纖維的損失率為6.65%。

2.6 硫酸法

2.6.1 蠶絲在硫酸溶液中的溶解性

選用桑蠶絲和柞蠶絲試樣在不同試驗(yàn)條件的硫酸溶液中進(jìn)行溶解試驗(yàn)。

由表5可知：①試驗(yàn)溫度20℃時(shí)，桑蠶絲在硫酸濃度≥52%的溶液中，10min內(nèi)溶解完全；柞蠶絲在硫酸濃度≥60%的溶液中，10min內(nèi)溶解完全；②溫度每升高20℃，溶解桑蠶絲和柞蠶絲所需硫酸溶液的濃度約降低1%～3%。由此可知，溫度對(duì)蠶絲溶解性能的影響不明顯，為了便于試驗(yàn)操作、減少能耗，可選用室溫條件下的溫度點(diǎn)20℃作為試驗(yàn)溫度。

2.6.2 牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維在硫酸溶液中的溶解性

2.6.2.1 硫酸濃度對(duì)牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維的影響

溫度20℃、時(shí)間10min的試驗(yàn)條件下，測(cè)試硫酸濃度對(duì)牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維的影響。

由表6可知，牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維20℃時(shí)，溶解10min，在53%的硫酸溶液中損失率為0.96%；在60%的溶液中損失率為2.20%；在70%的溶液中損失率為8.02%。硫酸溶液的濃度對(duì)牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維損失有明顯的影響，濃度越高損失越大。

2.6.2.2 溶解時(shí)間對(duì)牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維的影響

溫度20℃時(shí)，在60%的硫酸中測(cè)試溶解時(shí)間對(duì)牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維的影響。

由表7可知：牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維20℃時(shí)，在60%的硫酸溶液中，溶解10min的損失率為2.20%；溶解20min損失率為2.28%；溶解30min損失率為2.33%。由此可知，溶解時(shí)間對(duì)牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維的損傷沒(méi)有明顯影響，在10min～30min的溶解時(shí)間內(nèi)損失率維持在2.20%～2.33%之間，損失比較穩(wěn)定。考慮溶解時(shí)間的長(zhǎng)短和實(shí)際檢測(cè)中染料、整理劑等對(duì)樣品溶解性能的影響，選用20min作為溶解時(shí)間。

2.7 試驗(yàn)方法和條件的比較

2.7.1 試驗(yàn)方法的選擇

由以上試驗(yàn)可知：氫氧化鈉法對(duì)剩余物的損傷大，不能滿足定量分析檢測(cè)的要求；N，N-二甲基甲酰胺法無(wú)法很好地分離擬溶解的組分，不能滿足定量化學(xué)分析檢測(cè)的要求；鹽酸法和硫酸法相比，鹽酸對(duì)剩余物的損傷大，試驗(yàn)結(jié)果誤差大，且鹽酸揮發(fā)性較大不利于試驗(yàn)環(huán)境。因此，經(jīng)分析比較硫酸法是較為合適的定量分析方法。

2.7.2 試驗(yàn)條件的選擇

由硫酸法的試驗(yàn)結(jié)果可知：兼顧蠶絲的溶解性、牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維的溶解損傷、溶解時(shí)間的長(zhǎng)短和實(shí)際檢測(cè)中染料、整理劑等對(duì)樣品溶解性能的影響，可以選擇硫酸濃度為60%、溫度為20℃、溶解時(shí)間為20min的試驗(yàn)條件作為牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維和蠶絲混紡產(chǎn)品的定量化學(xué)分析測(cè)試的試驗(yàn)條件。

3 結(jié)論

（1）牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維的耐酸耐堿性能強(qiáng)于蠶絲。

（2）鹽酸法和硫酸法均可用作牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維/蠶絲混紡產(chǎn)品定量化學(xué)分析，但硫酸法操作更簡(jiǎn)便，試驗(yàn)結(jié)果誤差更小。

（3）牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維/蠶絲混紡產(chǎn)品在硫酸濃度60%、溫度20℃、溶解時(shí)間20min的試驗(yàn)條件下進(jìn)行溶解試驗(yàn)，蠶絲能夠溶解完全，牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維的質(zhì)量損失相對(duì)較小且穩(wěn)定，可以滿足混紡產(chǎn)品定量化學(xué)分析檢測(cè)的要求。

（4）硫酸法定量分析牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維/蠶絲混紡產(chǎn)品，可作為FZ/T 01103―2009《紡織品 牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維混紡產(chǎn)品 定量化學(xué)分析方法》的補(bǔ)充方法。

參考文獻(xiàn)：

[1] 莫靖昱，陸艷. 腈綸基牛奶纖維的定性鑒別方法探討[J].印染助劑，2013（5）：45-47.

[2] FZ/T 01103―2009 紡織品 牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維混紡產(chǎn)品 定量化學(xué)分析方法[S].

[3]GB/T 2910―2009 紡織品 定量化學(xué)分析[S].

[4] FZ/T 01057―2007 紡織纖維鑒別試驗(yàn)方法 第4部分：溶解法[S].

第3篇：聚丙烯腈纖維范文

關(guān)鍵詞：嬰童家紡產(chǎn)品；薄荷酮改性粘膠纖維；牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維；抑菌；功能性

中圖分類號(hào)：TS106

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：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

當(dāng)前，嬰童家紡產(chǎn)品的質(zhì)量安全問(wèn)題日益受到消費(fèi)者關(guān)注。日前，新的強(qiáng)制性嬰童紡織品標(biāo)準(zhǔn)GB31701―2015《嬰幼兒及兒童紡織品安全技術(shù)規(guī)范》出臺(tái)。對(duì)比GB18401中的A類指標(biāo)，該標(biāo)準(zhǔn)更為具體全面，且要求更高，尤其是針對(duì)重金屬及鄰苯二甲酸酯含量的要求。鑒于此，利用新型功能性纖維，開(kāi)發(fā)符合嬰幼兒和兒童紡織品標(biāo)準(zhǔn)的安全、健康、環(huán)保的產(chǎn)品將成為嬰童家紡產(chǎn)品未來(lái)發(fā)展的重要方向。本文將介紹一款符合此要求的嬰童用家紡產(chǎn)品。

1新型功能性纖維的技術(shù)特點(diǎn)

1.1薄荷酮改性粘膠纖維

薄荷酮改性粘膠纖維是在粘膠漿粕中添加薄荷油微膠囊溶液，混合后紡絲成形，其中薄荷油微膠囊溶液中薄荷油的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%～20%。其技術(shù)特點(diǎn)如表1、表2所示。

從表1中可以看出，薄荷酮改性粘膠纖維的干斷裂強(qiáng)力及干態(tài)斷裂伸長(zhǎng)較常規(guī)粘膠纖維高，回潮率與常規(guī)粘膠纖維類似，但白度較常規(guī)粘膠纖維低；從表2中可以看出，該纖維的抑菌率均符合標(biāo)準(zhǔn)要求，且對(duì)于金黃色葡萄球菌的抑菌率達(dá)到99.9%。

1.2牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維

牛奶蛋白改性纖維是以牛乳作為基本原料，經(jīng)過(guò)脫水、脫油、脫脂、分離、提純，使之成為乳酪蛋白；再與聚丙烯腈采用高科技手段進(jìn)行共混、交聯(lián)、接枝，制備成紡絲原液；最后通過(guò)濕法紡絲而成。其技術(shù)特點(diǎn)如表3、表4所示。

從表3中可以看出，牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維與腈綸相比，干斷裂強(qiáng)度相似，斷裂伸長(zhǎng)較高，回潮率也較高；從表4中可以看出，該纖維的抑菌率和氨基酸含量較高。

2新型功能新纖維面料的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)

2.1織造工藝

2.1.1薄荷酮改性粘膠纖維混紡面料

（1）原料

薄荷酮改性粘膠纖維：長(zhǎng)度38mm，線密度1.2D；

天絲？：長(zhǎng)度38mm，線密度1.4dtex。

（2）紡紗

在紡紗過(guò)程中注意控制調(diào)節(jié)CV值，粗節(jié)、細(xì)節(jié)和棉結(jié)的指標(biāo)。

（3）織造

經(jīng)紗采用60S細(xì)旦薄荷纖維，緯紗采用60S天絲？，紗線配比為30/70，經(jīng)密182根/英寸，緯密120根/英寸。在織造過(guò)程中要注意斷頭，嚴(yán)格控制經(jīng)緯紗張力，減少瑕疵。

2.1.2牛奶蛋白改性纖維混紡面料

（1）原料

牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維：長(zhǎng)度38mm，線密度1.5D；

木代爾纖維：長(zhǎng)度38mm，線密度

1.3dtex。

（2）紡紗

牛奶蛋白改性纖維混紡紗線：木代爾纖維與牛奶蛋白改性纖維的紗線根數(shù)比例為1∶4，直芯層為木代爾纖維，纏繞層由牛奶蛋白改性纖維和木代爾纖維按照1∶1比例均勻混合后，纏繞在直芯層周圍。

（3）織造

經(jīng)紗為60S木代爾，緯紗40S牛奶蛋白改性纖維與木代爾混紡（20/80），經(jīng)緯紗線密度分別為140根/英寸和90根/英寸，采用1/4緞紋組織織造。

選用多臂噴氣織機(jī)進(jìn)行織造，織造工序主要參數(shù)為：織機(jī)速度500r/min，織物組織為3/1經(jīng)+1/3緯，主噴氣壓30N±10N，后梁前后刻度為1，高低80mm，開(kāi)口時(shí)間290°，上機(jī)張力2400N，停經(jīng)架前后刻度為120，高低20mm。

2.2面料染整工藝

薄荷酮改性纖維混紡面料及牛奶蛋白改性纖維混紡面料在嬰童家紡產(chǎn)品中采用活性印花工藝加工。

工藝流程：

燒毛退漿漂白（80℃，30min）定形（185℃、30s）印花烘干（110～120℃，3～5min）汽蒸（102℃，8～12min）冷水洗堿水洗（50℃，5min）堿水洗（98℃，3min）柔軟整理熱水洗（80～90℃）冷水洗中和烘干。

2.2.1燒毛

燒毛過(guò)程中為減少布面受損，采用高速輕燒工藝。2.2.2退漿

采用酶退漿工藝，并采用2格熱水洗后對(duì)其進(jìn)行多浸一軋，以達(dá)到均勻滲透。

退漿工藝流程：熱水洗2格浸軋生物酶處理液（多浸一軋）松堆堆放；

生物酶處理液組成：

淀粉酶3g/L；

食鹽9～12g/L；

滲透劑2～3g/L。

酶退漿工藝條件：熱水洗溫度65～75℃、軋酶液溫度55～65℃、軋余率110%～130%、堆置時(shí)間4～5h、pH值6.0～7.0。

2.2.3漂白

選擇在弱堿性條件下漂白。

漂白液組成：

Na2CO310g/L；

H2O210g/L；

JFC1g/L；

穩(wěn)定劑6g/L。

2.2.4印花

（1）工藝處方

印花糊料各組合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：

海藻酸鈉3.9%～5.6%；

親水性聚醚聚合物0.7%～1.75%；

助印劑0.07%～0.35%；

其余為水。

（2）印花色漿組分

印花糊料組合物：

活性染料1%～3%；

弱堿1%～2.5%；

防染鹽0.4%～0.6%。

2.2.5柔軟整理

氨基硅高效柔軟劑30g/L；

平滑劑10g/L。

2.3面料功能性技術(shù)指標(biāo)及常規(guī)指標(biāo)（表5、表6）

從表5和表6可以看出，薄荷酮改性粘膠纖維/天絲？混紡印花機(jī)織面料與牛奶蛋白改性纖維/木代爾混紡印花機(jī)織面料的各項(xiàng)色牢度指標(biāo)均達(dá)到4級(jí)以上。另外，前者對(duì)金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和白色念球菌等3種菌種的抑菌率均達(dá)到99.9%，后者則在85%以上。

3結(jié)論

（1）與常規(guī)粘膠纖維相比，薄荷酮改性粘膠纖維的干斷裂強(qiáng)力及干態(tài)斷裂伸長(zhǎng)較高，回潮率相當(dāng)，但白度較低；纖維的抑菌率均符合標(biāo)準(zhǔn)要求，且對(duì)于金黃色葡萄球菌的抑菌率達(dá)到99.9%。

（2）牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維與腈綸相比，干斷裂強(qiáng)度相似，斷裂伸長(zhǎng)較高，回潮率也較高；纖維的抑菌率較高、氨基酸含量也較高。

（3）薄荷酮改性粘膠纖維/天絲？混紡印花機(jī)織面料與牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維/木代爾混紡印花機(jī)織面料的各項(xiàng)色牢度指標(biāo)均達(dá)到4級(jí)以上，且前者對(duì)3種菌種的抑菌率均達(dá)到99.9%，后者則在85%以上。

參考文獻(xiàn)

[1]羅萊家紡股份有限公司.一種印花糊料組合物和印花色漿：中國(guó)專利，201210268784.7[P].2012-11-07.

[2]羅萊家紡股份有限公司.一種牛奶蛋白纖維混紡紗線：中國(guó)專利，201220392438.5[P].2013-01-30.

[3]羅萊家紡股份有限公司.一種持久冰涼抗菌纖維的制備方法及其產(chǎn)品：中國(guó)專利，201410002013.2[P].2015-07-08.

第4篇：聚丙烯腈纖維范文

關(guān)鍵詞：工程建設(shè)；纖維材料；施工混凝土；應(yīng)用

長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)各類工程建設(shè)項(xiàng)目的施工，多數(shù)采用了混凝土結(jié)構(gòu)，但作為一種容易開(kāi)裂、強(qiáng)度較低、收縮性較大的脆性材料，普通混凝土的使用受施工工藝、場(chǎng)地溫度、結(jié)構(gòu)荷載、養(yǎng)護(hù)方法、空氣濕度等多種因素影響，施工結(jié)構(gòu)上通常會(huì)留有不同程度、不同性質(zhì)的裂縫，不僅破壞了工程結(jié)構(gòu)的外觀質(zhì)量，同時(shí)也將埋下一定的安全隱患，或直接引發(fā)工程事故。對(duì)此，鋼纖維、人工合成纖維、玄武巖纖維等纖維材料的應(yīng)用，能夠根據(jù)設(shè)計(jì)、施工要求的不同加以選擇，并通過(guò)綜合使用混凝土材料，能夠直接控制、有效改善施工混凝土的化學(xué)、力學(xué)性能，進(jìn)而提高項(xiàng)目的施工質(zhì)量。以下，本文就幾種較為常用的纖維材料在工程混凝土中的運(yùn)用作簡(jiǎn)要的分析、探討。

1 鋼纖維材料的運(yùn)用

目前，在我國(guó)各類工程項(xiàng)目的混凝土施工中，鋼纖維材料的應(yīng)用最早、最廣，相較于幾種人工合成的纖維產(chǎn)品，鋼纖維材料有著良好的彈性模量、結(jié)構(gòu)密度，而隨著我國(guó)技術(shù)水平的快速提升，鋼纖維材料的外形已由以往的較為常用的長(zhǎng)直形發(fā)展為彎鉤形、壓痕形、波浪形等，而就截面形狀來(lái)看，也陸續(xù)推出了不規(guī)則形、矩形、月牙形等。此外，根據(jù)生產(chǎn)工藝的不同，可將鋼纖維產(chǎn)品大致分為冷拔鋼絲纖維、剪切鋼纖維、熔斷鋼纖維、銑削鋼纖維等，相較于常規(guī)混凝土材料，鋼纖維材料的運(yùn)用能夠有效改善、提高施工結(jié)構(gòu)的耐久性、各項(xiàng)物理力學(xué)特性，進(jìn)一步加大了工程混凝土的重量比與質(zhì)量強(qiáng)度，而在抗拉、抗剪、抗彎曲強(qiáng)度方面，分別提高了25%至50%、50%至100%、40%至80%。由此可見(jiàn)，鋼纖維混凝土材料具有一定的耐磨性、整體性、耐腐蝕性、耐熱性、抗裂性、耐凍融性，同時(shí)降低了7%到9%左右的收縮值，適用于公路、橋梁的路面施工，可利用噴射機(jī)械、壓力泵實(shí)施具體的生產(chǎn)操作，不但能夠大幅降低模板的使用量，也顯著提高了施工效率。

值得注意的是，鋼纖維混凝土的生產(chǎn)成本較高，同時(shí)由于這種產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)密度較大，進(jìn)而增加了混凝土結(jié)構(gòu)的自重，而在具體的配制過(guò)程中，倘若摻入了大量的鋼纖維材料，則極易造成工程混凝土出現(xiàn)散絲結(jié)團(tuán)。施工過(guò)程中，混凝土的外表面若存有外露鋼纖維，在后期的養(yǎng)護(hù)過(guò)程中將發(fā)生銹蝕，最終影響到施工結(jié)構(gòu)的外觀質(zhì)量、耐久性。

2 玄武巖纖維材料的運(yùn)用

作為一種天然的無(wú)機(jī)纖維，玄武巖纖維材料的運(yùn)用，主要是通過(guò)礦物開(kāi)采來(lái)提取玄武巖原料，以高溫加工的方式將其融化，最后利用拉絲技術(shù)制備而成，也可將其視為一種硅酸鹽纖維，而就這種材料本身的物理力學(xué)性能來(lái)看，相較于市場(chǎng)面上的幾種人工合成纖維產(chǎn)品，BF纖維材料在極限應(yīng)變率、彈性模量、抗拉強(qiáng)度等多個(gè)方面有著絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，而相較于同類的硅酸鹽纖維，玄武巖纖維材料能夠與水泥充分融合，并有著極強(qiáng)的耐堿性。目前，對(duì)于玄武巖纖維在工程混凝土中的運(yùn)用，國(guó)內(nèi)有關(guān)的專家、學(xué)者存有些許爭(zhēng)議，其主要集中體現(xiàn)在BF纖維混凝土的物理力學(xué)特性方面，一些人人為玄武巖纖維材料的摻入，將影響、降低混凝土原有的力學(xué)性能。此外，由于玄武巖纖維材料本身的成分波動(dòng)較大、熔點(diǎn)較高，從而對(duì)混凝土施工的技術(shù)水平、工藝方法提出了新的要求，同時(shí)在具體的生產(chǎn)操作中也將消耗大量的能源、投資。然而，可以肯定的是玄武巖纖維的運(yùn)用，能夠大幅提高工程混凝土的抗沖擊性、抗裂性、抗腐蝕性，對(duì)于一些防洪、水利水電、橋梁以及耐磨部位的混凝土施工尤為適用。

3 人工合成纖維材料的運(yùn)用

（一）聚丙烯纖維材料：

在我國(guó)各類工程建設(shè)項(xiàng)目的混凝土施工中，人工合成纖維材料的研制與運(yùn)用緊隨鋼纖維之后，其中屬聚丙烯纖維開(kāi)發(fā)時(shí)間最早。作為一種人工合成材料，聚丙烯纖維的生產(chǎn)加工一般采用的是共聚物、丙烯聚合物，就產(chǎn)品性質(zhì)來(lái)看，也可將其稱為杜拉纖維，雖然此種材料的彈性模量較低、與水泥材料的粘結(jié)性較差，但憑借其良好的抗拉強(qiáng)度與抗堿性、低廉的加工成本、較高的極限延展率、多樣化的原材料以及快捷、簡(jiǎn)便的施工，在國(guó)內(nèi)水庫(kù)溢洪道、泄洪壩段抗沖磨部位、水庫(kù)溢洪道等工程、部位的混凝土施工中得到了推廣與應(yīng)用。值得注意的是，聚丙烯纖維在工程混凝土中的運(yùn)用，雖然能夠在一定程度上提高施工結(jié)構(gòu)的抗裂性能，但由于聚丙烯纖維材料在紫外線、高溫、氧氣中將加速老化，或改變?cè)械幕瘜W(xué)特性、物理性能，從而逐漸被一些新型纖維產(chǎn)品所代替。

（二）聚丙烯腈纖維材料：

聚丙烯腈(PAN)纖維又稱腈綸纖維，相較于研發(fā)較早的聚丙烯纖維材料，此種產(chǎn)品不僅能夠與水泥材料充分融合，同時(shí)也有著良好的均勻性、耐溫耐寒性，而作為一種次級(jí)增強(qiáng)材料，聚丙烯腈纖維憑借其優(yōu)異的耐堿性、質(zhì)量強(qiáng)度、延伸性、分散性、彈性模量，被廣泛應(yīng)用在國(guó)內(nèi)各類工程項(xiàng)目的混凝土施工中，對(duì)于一些空氣濕度較大、座落于水環(huán)境中的混凝土工程，進(jìn)一步提高了各主體面板的防滲性、抗裂性。在具體的施工過(guò)程中，對(duì)于工程混凝土的拌制，若摻入聚丙烯腈纖維材料，可在60s以內(nèi)充分?jǐn)嚢杈鶆颉⒎稚?，不僅大幅提高了新拌混凝土的粘聚性，同時(shí)也具有一定的連續(xù)性、整體性。此外，對(duì)于一些規(guī)模在170m左右的混凝土溜槽施工，聚丙烯腈材料的運(yùn)用，并未發(fā)現(xiàn)骨料離析現(xiàn)象，而在后續(xù)完成混凝土的澆筑與養(yǎng)護(hù)后，通過(guò)全面、系統(tǒng)、專業(yè)的質(zhì)量檢查，30000以內(nèi)的混凝土面板上僅存有1-2條裂縫。由此可見(jiàn)，聚丙烯腈混凝土有著卓越的抗裂效果，有效防治了普通混凝土材料早期形成的干縮裂縫、塑性裂縫。

4 纖維素纖維材料的運(yùn)用

纖維素纖維是新一代建筑工程用纖維，原產(chǎn)于美國(guó)，與聚丙烯纖維(密度0．9lg/cm3)相比，其密度(1．10g/cm3)略大于水，避免了纖維在混凝土澆注振搗中上浮現(xiàn)象，具有天然的親水性能、纖維根數(shù)多、比表面積大、與混凝士基體界面黏結(jié)強(qiáng)度高等特性，且內(nèi)部含有空腔，在混凝土新拌階段能儲(chǔ)存部分自由水而在水化后期釋放出來(lái)促進(jìn)水泥繼續(xù)水化。試驗(yàn)表明，纖維素纖維對(duì)混凝土拌和物性能及抗壓強(qiáng)度的影響不大，明顯提高劈拉強(qiáng)度(28d提高29%)，大幅提高混凝土阻裂性能和增強(qiáng)效應(yīng)，降低混凝土脆性；在提高混凝土抗裂抗?jié)B方面也表現(xiàn)了比聚丙烯纖維更優(yōu)越的性能。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，纖維材料在工程混凝土中的運(yùn)用，有著多種選擇與方式，實(shí)際進(jìn)行混凝土施工時(shí)，應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目自身的特點(diǎn)、性質(zhì)以及設(shè)計(jì)要求，分別選擇鋼纖維、人工合成纖維、玄武巖纖維等材料，以此保證混凝土施工的經(jīng)濟(jì)性、有效性，充分發(fā)揮纖維材料的作用，提高結(jié)構(gòu)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]劉憲堂,于志強(qiáng).淺談聚丙烯纖維混凝土在水利水電工程中的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息,2009,(06) [2]李藝,趙文,梁磊,宮文娟.貯存核廢料用混雜纖維混凝土彎曲性能試驗(yàn)研究[J].中山大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2009,(06)

第5篇：聚丙烯腈纖維范文

關(guān)鍵詞：碳纖維；原絲油劑；性能指標(biāo)

聚丙烯腈（PAN）基碳纖維原絲在預(yù)氧化和低溫碳化時(shí)必須能夠不熔融、不粘結(jié)、不起毛絲和斷絲，這與聚丙烯腈原絲所用的油劑的性能有重大關(guān)系。油劑的使用對(duì)聚丙烯腈原絲的親水性、集束性、分纖性及加工毛絲率等有重要的影響。日本生產(chǎn)碳纖維的公司都開(kāi)發(fā)了獨(dú)有的專用油劑，但國(guó)內(nèi)長(zhǎng)期沒(méi)有用于聚丙烯腈原絲生產(chǎn)的專用油劑，也是導(dǎo)致碳纖維質(zhì)量上不去的一個(gè)重要原因[1]。

國(guó)外早期多采用不含硅油的高醇化合物及其衍生物作為PAN原絲油劑的主要成分，隨著生產(chǎn)工藝不斷改進(jìn)，為了進(jìn)一步提高油劑阻熱性能和分纖性能，減少設(shè)備殘留物，目前PAN原絲油劑多選用有機(jī)硅化物和其它助劑復(fù)配的工藝。例如東麗公司專利（US6221490）中所使用的PAN原絲油劑就包含氨基改性硅油、環(huán)氧改性硅油、聚醚改性硅油、非離子型表面活性劑、有機(jī)銨化物和聚合物精細(xì)粒子等多種組分。一般而言，合適的硅油和精細(xì)粒子的加入也可以大大增加單絲性，從而提高產(chǎn)品性能。

綜合國(guó)外專利來(lái)看，對(duì)用于碳纖維原絲的油劑乳液主要有以下幾點(diǎn)要求：乳液均一性（uniformity）、高熱穩(wěn)定性（high heat resistance）和低羅拉污染（less transferred to rollers）。

從理論上來(lái)說(shuō)，油劑乳液的均一性是保證油劑均勻涂覆于纖維表面的必要條件；熱穩(wěn)定性主要是防止原絲在致密化、預(yù)氧化和碳化初期發(fā)生粘連并絲；防止污染，是連續(xù)化生產(chǎn)的保證。

國(guó)內(nèi)對(duì)于碳纖維原絲油劑的研究相對(duì)較少，文獻(xiàn)[2]中主要關(guān)注的油劑性能指標(biāo)有四方面：抗氧化性和耐熱性、表面張力和接觸角、乳化體系穩(wěn)定性和乳液粒徑。也有學(xué)者主要關(guān)注的油劑指標(biāo)和性能為五方面：耐熱性、表面張力、金屬離子含量、抗靜電性能和室溫存放穩(wěn)定性[3]。東華大學(xué)纖維材料改性國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室就重點(diǎn)研究了紡絲油劑引入灰分相關(guān)的問(wèn)題；中石油吉化公司研究院則是關(guān)注油劑向纖維表層浸入導(dǎo)致碳化產(chǎn)生表面缺陷的問(wèn)題等[4]。國(guó)內(nèi)對(duì)于碳纖維原絲油劑的研究報(bào)道中很多技術(shù)指標(biāo)和數(shù)據(jù)都和專利US6221490中公開(kāi)的是一致的。

總結(jié)國(guó)內(nèi)外專利和文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，作者認(rèn)為對(duì)于高性能碳纖維原絲油劑的開(kāi)發(fā)，應(yīng)該針對(duì)以下幾個(gè)性能要求和技術(shù)指標(biāo)。

（1）油劑乳液的均一性

油劑乳液的均一性是其穩(wěn)定性和涂覆性的前提，是其它一些性能得以實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，所以十分重要。其具體的技術(shù)指標(biāo)為乳液流體力學(xué)粒徑500nm以下，最好在200nm以下，粒徑分布均勻。測(cè)試可以借助激光粒度儀和電子顯微鏡。

（2）油劑乳液的涂覆性

為了保證在預(yù)氧化和低溫碳化階段原絲盡可能多的受到油劑的保護(hù)而不發(fā)生熱粘連，油劑在纖維表面的涂覆性一定要好，對(duì)于這一性能要求的考察主要可以通過(guò)三個(gè)指標(biāo)：

a.乳液的動(dòng)力粘度≤50cp；b.表面張力

因?yàn)镻AN原絲的表面張力是44*10-5N，根據(jù)小表面張力物質(zhì)可以在大表面張力物質(zhì)表面涂覆的原理，所以要求要求油劑乳液表面張力

（3）油劑乳液的耐熱性

耐熱性主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面，抗氧化性和耐熱性，主要通過(guò)耐熱殘留質(zhì)量分?jǐn)?shù)r來(lái)反映。專利US6221490中提及只要耐熱殘留r>0.2，該油劑在實(shí)際使用中就可以滿足耐熱的要求，當(dāng)然耐熱殘留質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高越好，實(shí)際上限為0.95。

r的測(cè)量方法如下：稱取1g油劑放在鋁制坩堝中，在105℃烘箱中處理5h，使其為絕干狀態(tài)。精確稱量上述絕干油劑15mg～20mg，放置在TGA的鋁坩堝中，首先在流動(dòng)空氣狀態(tài)下加熱到240℃，升溫速率為10℃/min，空氣流30ml/min，恒溫60min.。然后切換成氮?dú)猓?40℃下保持5min，以10℃/min的升溫速率，30ml/min的氮?dú)饬?，升溫?50℃，保持30s，即可測(cè)得總的r。

（4）乳液金屬離子含量

K、Na等金屬離子在高溫碳化過(guò)程中能催化碳的氧化，形成殘留空洞與表面缺陷，降低碳纖維的質(zhì)量，因此要求油劑乳液中K、Na、Ca、Mg、Al、Fe和Cu等七種金屬離子的總含量低于2ppm。

金屬離子含量的測(cè)定可以借助ICP和原子吸收。

（5）油劑乳液穩(wěn)定性

存放穩(wěn)定性也是油劑乳液生產(chǎn)中值得關(guān)注的問(wèn)題，此項(xiàng)指標(biāo)可以參考常用硅油乳液乳化技術(shù)中的方法進(jìn)行考察，即對(duì)乳液小樣，3000rpm離心30min、60min以及室溫放置一段時(shí)間，考察有無(wú)破乳、漂油現(xiàn)象發(fā)生；以及通過(guò)分光光度計(jì)測(cè)量前后透光率的變化等。

（6）硅化物殘余量

油劑抗氧化性和耐熱性隨著分子量的增大而提高。根據(jù)碳纖維工藝要求，油劑在低溫碳化800～900℃之后全部逸走。因?yàn)闅埩舻墓钑?huì)在高溫碳化條件下生成氧化硅、氮化硅、碳化硅等物質(zhì)，耐熱性高不易除去，使碳纖維的抗拉強(qiáng)度下降。所以硅化物殘余量要求低于30ppm。

（7）油劑乳液的抗靜電性

油劑的抗靜電性能是確保紡絲、預(yù)氧化過(guò)程中絲的集束性的重要條件。國(guó)內(nèi)外至今還沒(méi)有測(cè)定纖維表面電阻的可靠方法。從抗靜電原理來(lái)看，主要就是兩個(gè)方面，盡可能防止電荷的產(chǎn)生和及時(shí)將產(chǎn)生的電荷排除。因此可以從油劑的吸濕性和介電常數(shù)兩個(gè)方面來(lái)考察?？傊疂M足實(shí)際應(yīng)用的需要才是考核油劑抗靜電性能的最好方法。所以這部分的技術(shù)指標(biāo)的具體數(shù)字和測(cè)試方法還需要進(jìn)一步研究。

（8）硅油交聯(lián)率

硅油的交聯(lián)可以提高其耐熱性，更加有效地防止熱粘連。同時(shí)還可以減少油劑向羅拉導(dǎo)軌的轉(zhuǎn)移，降低對(duì)羅拉的污染。作者綜合各篇研究報(bào)告來(lái)看，要求油劑的交聯(lián)率至少10%以上，最好50%以上。并且要求交聯(lián)溫度越接近處理溫度越好。測(cè)試方法參見(jiàn)US6221490。

（9）油劑的透氣性

這部分的性能也是很多國(guó)內(nèi)研究容易忽視的一點(diǎn)。在預(yù)氧化階段，油膜涂覆于纖維表面，如果透氣性欠佳會(huì)導(dǎo)致氧氣難以從絲束外部行內(nèi)部擴(kuò)散，降低預(yù)氧化效率。這部分的技術(shù)參數(shù)和測(cè)試方法還需要進(jìn)一步的研究確定。

（10）最終應(yīng)用評(píng)價(jià)

據(jù)稱原絲油劑對(duì)于提高碳纖維強(qiáng)度的貢獻(xiàn)約為0.5～1GPa，對(duì)于油劑各種具體的性能要求歸于一點(diǎn)都是提高碳纖維強(qiáng)度。所以將未上油、或上不同油劑的碳纖維進(jìn)行拉伸強(qiáng)度的數(shù)據(jù)對(duì)比，才是終端最直接的技術(shù)指標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1]賀福.碳纖維及石墨纖維[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.

[2]賀福.高性能碳纖維原絲與油劑[J].科技纖維與應(yīng)用，2004.

第6篇：聚丙烯腈纖維范文

【關(guān)鍵詞】化學(xué) 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．開(kāi)啟化學(xué)之門。化學(xué)是一門物質(zhì)性質(zhì)和物質(zhì)變化規(guī)律的基礎(chǔ)自然學(xué)科，它研究物質(zhì)發(fā)生變化的原因和條件，以及隨著變化發(fā)生的各種現(xiàn)象（例如發(fā)光、放熱、發(fā)生氣體等）。如巨大的巖石逐漸風(fēng)化變成泥土和沙礫；由于地殼變動(dòng)而埋沒(méi)在地下深處的古代樹(shù)木變成了煤；鐵器在潮濕的空氣里逐漸生銹等。

2．進(jìn)入化學(xué)之門。

2．1 實(shí)用的新能源――電池。鋁－空氣－海水為能源的新型電池已研制成功。太陽(yáng)能電池是利用晶體硅和非晶體硅為材料制成的一種將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。據(jù)預(yù)測(cè)到21世紀(jì)中期全世界的電力總耗量的20%~30%將由太陽(yáng)能電池提供。氫氧燃燒電池是一種高效低污染的新型電池。電子手表之所以能晝夜走動(dòng)，袖珍電子計(jì)算機(jī)的液晶顯示器顯示數(shù)字等都靠的是微型電池。電子表用的是銀鋅電池，化學(xué)反應(yīng)方程式為：Ag2O+Zn==2Ag+ZnO，銀－鋅電池安裝在電子手表中可以使用長(zhǎng)達(dá)兩年之久。能源起搏器安裝的是鋰－碘電池，植入人體內(nèi)，使用壽命長(zhǎng)達(dá)10年之久。

2．2 未來(lái)的能源――水中取“火”。目前各國(guó)都在探索新能源，如太陽(yáng)能、潮汐能、地?zé)?、氫燃料和核能等，其中氫氣是一種最有發(fā)展前途的新燃料，而氫氣來(lái)自取之不盡，用之不竭的水。2H2O==2H2+O2，可用光化學(xué)法、生物方法或太陽(yáng)能直接將海水轉(zhuǎn)變?yōu)闅錃狻Ｒ坏┧嬲蔀橹茪涞脑?，人類又獲得一種經(jīng)久的能源。更有意義的是氫氣燃料又與氧氣化合成水，如此循環(huán)不息，使氫氣成為人類永不枯竭的能源。

3．化學(xué)之門處處開(kāi)。

3．1 腈綸有“合成毛線”之稱，學(xué)名叫聚丙烯腈，它具有羊毛的特點(diǎn)，并優(yōu)于羊毛。制取腈綸的原料是丙烯腈（CH2===CHCN），丙烯腈可由電石制造，也可用石油裂解和煉油廢氣中的丙烯來(lái)制造，丙烯經(jīng)過(guò)氨氧化后，便成了丙烯腈，丙烯腈通過(guò)聚合反應(yīng)變成聚丙烯腈，然后通過(guò)噴絲、紡織便成了腈綸纖維。

3．2 炸油條時(shí)，向面團(tuán)里加入純堿和明礬。在炸油條時(shí)，碳酸氫鈉受熱分解成碳酸鈉、水和二氧氣化碳，油條迅速膨脹起來(lái)。用明礬來(lái)中和堿性。反應(yīng)產(chǎn)生的氫氧化鋁呈膠體形式存在，有利于包裹二氧化碳?xì)怏w和使面團(tuán)具有較大限度的伸脹性。氫氧化鋁是胃舒平的主要成分，它能中和胃中產(chǎn)生過(guò)多的胃酸（鹽酸），保護(hù)胃壁黏膜。

3．3 聚氯乙烯（PVC），它就是家居中廣泛應(yīng)用的墻壁裝飾材料墻紙的化學(xué)原料。我們用的肥皂盒、梳子、拖鞋、涼鞋、床單、水桶等都是由聚氯乙烯制成的，有的比絲綢還要柔軟，有的比鋼鐵還要堅(jiān)硬。

上面所講的一些都是日常生活中常見(jiàn)到的，如果想了解更多的化學(xué)知識(shí)，那就到生活中去看、去聽(tīng)、去感受吧。

第7篇：聚丙烯腈纖維范文

漸進(jìn)性成長(zhǎng)

碳纖維是含碳量高于90%的無(wú)機(jī)高分子纖維。碳纖維可分別用聚丙烯腈纖維（PAN）、瀝青纖維、粘膠絲或酚醛纖維經(jīng)碳化制得，其中以聚丙烯腈為原料的碳纖維占市場(chǎng)份額75%以上。

與鋼鐵相比，碳纖維強(qiáng)度驚人，在大幅減輕重量的同時(shí)仍能保持材料的強(qiáng)度。作為與樹(shù)脂一起燒結(jié)而成的復(fù)合材料，目前被應(yīng)用機(jī)機(jī)身，而且需求正在迅速擴(kuò)大。今后在汽車領(lǐng)域也有望得到全面應(yīng)用。據(jù)日本媒體報(bào)道，碳纖維的全球市場(chǎng)規(guī)模到2020年有望比2012年增長(zhǎng)2.5倍，達(dá)到2萬(wàn)億5千億日元左右。

如今，日本東麗是全球最大的碳纖維供應(yīng)商，2013年9月，東麗就收購(gòu)美國(guó)大型企業(yè)達(dá)成了協(xié)議，從而使得其全球份額已經(jīng)提高至30%。據(jù)悉其今后將進(jìn)一步擴(kuò)大量產(chǎn)規(guī)模，以降低成本，在汽車碳纖維領(lǐng)域也爭(zhēng)取領(lǐng)先。此外，全球第二大廠商日本帝人和第四大廠商日本三菱麗陽(yáng)也已經(jīng)開(kāi)始擴(kuò)大產(chǎn)能，日本企業(yè)在碳纖維領(lǐng)域有望進(jìn)一步擴(kuò)大優(yōu)勢(shì)。

而在中國(guó)，已經(jīng)有越來(lái)越多的研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)對(duì)碳纖維傾注心血。在連云港，有著這樣一家企業(yè)為了實(shí)現(xiàn)碳纖維的國(guó)產(chǎn)化持之以恒地堅(jiān)持技改研發(fā)。他們不僅成功開(kāi)發(fā)出T700高性能纖維，還將啟動(dòng)T800國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程。這就是連云港鷹游集團(tuán)旗下的中復(fù)神鷹碳纖維有限公司。

當(dāng)中復(fù)神鷹碳纖維開(kāi)發(fā)出T300碳纖維時(shí)，誰(shuí)也沒(méi)有想到這家名不見(jiàn)經(jīng)傳的民營(yíng)企業(yè)會(huì)將T700作為自己新的研發(fā)目標(biāo)。鷹游集團(tuán)董事長(zhǎng)張國(guó)良告訴記者，這場(chǎng)進(jìn)軍T700的艱難攻關(guān)從2008年就開(kāi)始了。2011年，神鷹碳纖維攻克了高致密化原絲難以均質(zhì)預(yù)氧化的技術(shù)難題，當(dāng)年下半年成功地實(shí)現(xiàn)了3K絲束T700級(jí)原絲及碳絲的連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)。2012年，神鷹碳纖維在原有的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了干噴濕紡12K絲束生產(chǎn)線從原絲到碳化的全線貫通。這一步步的努力為神鷹碳纖維實(shí)現(xiàn)T700全面國(guó)產(chǎn)化打下了扎實(shí)基礎(chǔ)。

隨著國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)對(duì)碳纖維需求的增多，神鷹碳纖維在生產(chǎn)線穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上，通過(guò)技術(shù)改造新建年產(chǎn)5000噸干噴濕紡聚丙烯腈原絲及1800噸高性能碳纖維產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目。為了完成該項(xiàng)技術(shù)升級(jí)工程，神鷹碳纖維在已有的1000噸/年碳纖維生產(chǎn)線基礎(chǔ)上，重點(diǎn)攻克干噴濕紡產(chǎn)業(yè)化技術(shù)難關(guān)，克服多紡位、高紡速、高粘度下的穩(wěn)定紡絲難題，依托原有的聚丙烯腈原液聚合車間、紡絲車間及碳化車間、空分站和水站，又新建原絲生產(chǎn)線和碳化生產(chǎn)線各一條，從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)產(chǎn)品規(guī)模再升級(jí)。

關(guān)鍵性突破鼓舞人心

2013年9月23日，中國(guó)紡織工業(yè)聯(lián)合會(huì)在江蘇省連云港市組織召開(kāi)了由中復(fù)神鷹碳纖維有限責(zé)任公司、連云港鷹游紡機(jī)有限責(zé)任公司、中國(guó)復(fù)合材料集團(tuán)有限公司以及江蘇奧神集團(tuán)有限責(zé)任公司承擔(dān)的“干噴濕紡GQ45高性能碳纖維工程化關(guān)鍵技術(shù)及設(shè)備研發(fā)”項(xiàng)目技術(shù)成果鑒定會(huì)。

由中國(guó)工程院院士孫晉良、蔣士成任鑒定委員會(huì)正副主任的專家組形成的鑒定意見(jiàn)認(rèn)為：“干噴濕紡GQ45高性能碳纖維工程化關(guān)鍵技術(shù)及設(shè)備研發(fā)”項(xiàng)目在國(guó)內(nèi)率先突破了國(guó)際先進(jìn)的干噴濕紡碳纖維制造技術(shù)，開(kāi)發(fā)出了適用于干噴濕紡的均質(zhì)化聚合系統(tǒng)、低擾度空氣層纖維成型系統(tǒng)以及高速高倍蒸汽牽伸系統(tǒng)。項(xiàng)目在裝備方面自主開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)了快速換熱的全混式60立方米聚合釜、干噴濕紡纖維成型裝備、蒸汽牽伸裝備、全套碳化關(guān)鍵裝備以及高效溶劑回收和廢氣處理系統(tǒng)?；谝陨详P(guān)鍵技術(shù)和裝備基礎(chǔ)，制備出了各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到國(guó)標(biāo)GQ4522標(biāo)準(zhǔn)的碳纖維產(chǎn)品，并應(yīng)用于多家復(fù)合材料制造企業(yè)，反映良好。鑒定委員會(huì)一致認(rèn)定SYT45產(chǎn)品達(dá)到了國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、國(guó)際同類產(chǎn)品先進(jìn)水平。

據(jù)了解，中復(fù)神鷹碳纖維有限公司擁有全套自主研發(fā)的國(guó)際主流工藝干噴濕紡SYT45相當(dāng)于GQ45級(jí)的高性能碳纖維原絲生產(chǎn)線和碳化生產(chǎn)線，通過(guò)自主創(chuàng)新，他們的干噴濕紡SYT45級(jí)碳纖維已經(jīng)正式投入大規(guī)模生產(chǎn)，也使得中復(fù)神鷹成為我國(guó)唯一實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)干噴濕紡SYT45級(jí)碳纖維企業(yè)，也是世界上第三個(gè)攻克干噴濕紡工藝難題的企業(yè)。這標(biāo)志著我國(guó)高性能碳纖維生產(chǎn)已經(jīng)能夠在國(guó)際舞臺(tái)上奪得對(duì)話權(quán)。

第8篇：聚丙烯腈纖維范文

闡述了不分散低固相體系PHP-HPAN雙聚泥漿的功用、組成、指標(biāo)及其工作原理和調(diào)配，以及在河南煤田勘探中的應(yīng)用實(shí)例。

關(guān)鍵詞：不分散低固相體系；雙聚泥漿； 河南煤田；工程實(shí)例；

中圖分類號(hào)：P634.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

前言

在煤田勘探過(guò)程中由于地層復(fù)雜，鉆孔深度大，孔內(nèi)事故（如坍塌，掉塊，縮徑，漏失，卡鉆等）比較頻發(fā)，所以對(duì)泥漿的要求比較嚴(yán)格，既要保證工程質(zhì)量和效率，同時(shí)也要降低成本和工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。本文比較全面的介紹的不分散低固相體系的雙聚泥漿的功用，性能指標(biāo)，優(yōu)點(diǎn)，以及各個(gè)組成的工作原理和作用，同時(shí)還介紹了泥漿的調(diào)配包括各個(gè)組成的用量以及配制方法，還用工程實(shí)例證明了雙聚泥漿在河南煤田勘探中顯示出的優(yōu)良性能。

一、鉆井液的功能

定義：鉆井液有稱沖洗液，廣義稱循環(huán)介質(zhì)或鉆井液體，俗稱泥漿，被喻 鉆井的血液。

1、攜帶并懸浮巖屑，這是鉆井液最基本的功用，通過(guò)其本身的循環(huán)，將孔底被鉆頭破碎的巖屑攜至地面，保持孔內(nèi)清潔，在接單根，起下鉆或因事故停止循環(huán)時(shí)，能將孔內(nèi)的鉆屑懸浮在泥漿中，使鉆屑不會(huì)很快下沉，避免沉沙卡鉆等事故發(fā)生。

2、冷卻鉆頭，鉆具。鉆頭旋轉(zhuǎn)破碎巖層，會(huì)產(chǎn)生很多熱量，同時(shí)鉆具不斷與孔壁摩擦，也產(chǎn)生熱量。通過(guò)泥漿不斷循環(huán)將這些熱量不斷吸收，然后帶到地面釋放到大氣中，從而起到了冷卻鉆頭，鉆具，延長(zhǎng)其使用壽命的作用。

3、保護(hù)孔壁。井壁穩(wěn)定，井眼規(guī)則是安全，優(yōu)質(zhì)，快速鉆進(jìn)的基本條件，性能良好的鉆井液具有良好的造壁的作用，在井壁上形成薄而韌的泥餅穩(wěn)固已鉆開(kāi)的地層并阻止液相侵入地層，減弱泥頁(yè)巖水化膨脹和分散的程度。

4、沖洗孔底。鉆井液在鉆頭噴嘴處以極高的速度沖洗孔底，使鉆頭在孔底始終接觸和破碎新地層，避免重復(fù)破碎，保證安全，快速鉆進(jìn)。

鉆具。由于鉆井液的存在使鉆頭，鉆具均在液體內(nèi)旋轉(zhuǎn)，特別是性能優(yōu)良的鉆井液，將大大降低鉆具摩擦的阻力。

5、平衡地層壓力。在鉆進(jìn)過(guò)程中通過(guò)調(diào)節(jié)鉆井液的密度，使液柱壓力能夠平衡地層壓力，防止井塌，井噴，漏失等井下復(fù)雜情況的發(fā)生。

二、雙聚泥漿

㈠ 不分散低固相鉆井液

不分散低固相鉆井液是用高分子聚合物處理低粘土含量原漿的產(chǎn)物?！安环稚ⅰ笔侵父呔畚锬齽┠軐⒛酀{中鉆屑和劣質(zhì)粘土絮凝成團(tuán)，不分散于鉆井液中，“低固相”是指包括粘土和鉆屑的固相含量少，因?yàn)樗滔嗪康?，密度小，性能?yōu)良，也稱“優(yōu)質(zhì)輕泥漿”。

1、不分散低固相鉆井液的優(yōu)點(diǎn)

①鉆井液密度低，固相含量小，有利于發(fā)現(xiàn)油氣層，不易壓死和堵死油層，同時(shí)可以提高鉆速。

②性能好，可以減輕鉆具及設(shè)備磨損，并減少卡鉆事故；

由于剪切稀釋能力強(qiáng)，攜帶巖粉能力強(qiáng)，抑制性好使得孔徑規(guī)則，孔內(nèi)事故少；

③粘度低，流動(dòng)性能好，鉆頭有可能獲得較大的水力功率

④有利于破碎巖石和清洗孔底；對(duì)泥頁(yè)巖和粘土不起分散作用，可以保持孔壁穩(wěn)定，并且可以防止粘土污染。。

（二） 不分散低固相鉆井液的組成和性能指標(biāo)

不分散低固相鉆井液一般由淡水、膨潤(rùn)土和選擇性絮凝劑組成（用選擇性絮凝劑來(lái)提高膨潤(rùn)土原漿的粘度、動(dòng)切力、并降低濾失量），只在某些特殊情況下才加入一些降濾失劑，但盡量不要使用分散劑因?yàn)榉稚┎粌H削弱聚合物絮凝巖屑（劣質(zhì)粘降低鉆速，因?yàn)榉稚┑淖饔檬鞘广@井液能夠容納更多的巖屑，而不能清降巖屑。

不分散低固相鉆井液的性能指標(biāo)應(yīng)滿足：

1．鉆井液中總固相含量應(yīng)維持在4%（體積）以下。

2．巖屑和膨潤(rùn)土的比例應(yīng)不超過(guò)2：1;

3．動(dòng)/塑比值應(yīng)為0.36～0.48。

4．動(dòng)切力保持在1.5～2.9帕能有效的攜帶巖粉，若超過(guò)2.9帕不僅不能提高攜帶巖粉的能力，而且不能發(fā)揮鉆頭水力因素來(lái)提高鉆速，同時(shí)易產(chǎn)生壓力激動(dòng)，對(duì)在地面清除巖屑也不利。

5．濾失量應(yīng)從孔壁穩(wěn)定和鉆速考慮。

6．PH值應(yīng)控制在7～8.5之間。

7．鉆井液密度小于1.08㎏/L。

（三） 不分散低固相鉆井液的工作原理

1．有機(jī)高聚物的絮凝原理

有機(jī)高聚物，由于高分子鏈節(jié)上吸附粘土顆粒，并通過(guò)“橋聯(lián)”作用聯(lián)結(jié)起來(lái)，最后絮凝成團(tuán)并沉淀，分子量越大的高聚物，絮凝作用越明顯，絮凝作用可分為全絮凝和選擇性絮凝，選擇性絮凝又可分為增強(qiáng)型和非增強(qiáng)型。

2．不分散低固相鉆井液工作原理

如前所述，不分散低固相鉆井液具有絮凝作用和很好的防塌作用，防塌的原理是：長(zhǎng)鏈聚合物在泥頁(yè)巖表面上發(fā)生多巖吸附后粘附在孔壁的微裂縫上，可以阻止泥頁(yè)巖的剝落，同時(shí)HPAM或PAN的濃度較高時(shí)，在泥頁(yè)巖孔壁表面上形成較致密的吸附膜，可以降低液相進(jìn)入泥頁(yè)巖的速度，對(duì)泥頁(yè)巖水化起到一定的抑制用用，再者，水溶性長(zhǎng)鏈高聚物在鉆井液中的濃度達(dá)到一定數(shù)值后，鉆井液成為假塑性流體，在層流時(shí)，表現(xiàn)粘度隨著剪切速率的增大而降低，高聚物濃度越高，N值越小，動(dòng)/塑比值越大，剪切稀釋能力越強(qiáng)，流速剖面的平板化程度 也就越大。

三、雙聚泥漿各組成成分的機(jī)理與作用

（一）水解聚丙烯腈（代號(hào)HPAN）

水解聚丙烯腈是腈?zhèn)悘U絲廢布等經(jīng)堿水解反應(yīng)后的白色粉末產(chǎn)物，密度1.14～1.15g/cm3，平均分子量12.5萬(wàn)～20萬(wàn)，其水解反應(yīng)為：

腈基（-CN）和酰胺基（一CONH2）的存在有利于該共聚物在粘土顆粒上的吸附，可與羧鈉基（-COONa）的水化作用相配合，在配制水解聚丙烯腈時(shí)，可稍加一點(diǎn)燒堿（聚丙烯腈：燒堿=1～2.5：1）以保留一部分腈基和酰胺基，實(shí)踐表明，聚丙烯腈完全水解時(shí)其降濾失性能有所下降，用作降濾失劑的水解聚丙烯腈，水解度為60%左右，水解聚丙烯腈除降濾失作用外，還具有好的抗溫（達(dá)240～250℃）、抗鹽能力，但抗鈣能力較弱，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（代號(hào)PHP或HPAM）

1．水解聚丙烯酰胺是PAM在一定溫度下與一定量的NaOH溶液進(jìn)行水解反應(yīng)的產(chǎn)物，水解產(chǎn)物是聚丙烯酸鈉和聚丙烯酰胺的共聚物，水解度越大，表示聚丙烯酸鈉含量越大，水溶性也越好，PHP有粉狀和膠狀兩種，水解度一般為5%～3%，主要用作不分散低固相水基鉆井液的絮凝劑，并兼有改善鉆井液流變性能，降低摩阻等效能，水解度30%時(shí)，選擇性絮凝效果最好。

2．水解聚丙烯酰胺的防塌機(jī)理

部分水解聚丙烯酰胺分子鏈中含有羧鈉基（-COONa）和酰胺基（-CONH2），酰胺基（-CONH2）吸附在孔壁上而羧鈉基（-COONa）的水化，其周圍帶有一定水化半徑的水化膜，在水化膜壓力的作用下，水化后的羧鈉基（-COONa）將使形成致密的吸附膜，當(dāng)同類分子間的距離較遠(yuǎn)時(shí)，分子間以吸引力為主，距離較近時(shí)，分子間以排斥力為主，部分水解聚丙烯酰胺分子中的羧鈉基（-COONa）在分子力的作用下，產(chǎn)生聚集，使體系成膜的強(qiáng)度大，密實(shí)性高，防塌能力比較強(qiáng)，成本低，良好的環(huán)境相容性。

3．鈉羧甲基纖維素（Na-CMC）有低粘、中粘及高粘三種產(chǎn)品，它是一種良好的降濾失劑，同時(shí)還具有一定的抗鹽、抗鈣和抗溫能力（抗溫130～140℃），也可作增粘度劑。

4．腐植酸甲，加量3%左右可提高鉆井液的分散度，降低濾失量和稀釋作用。

四、雙聚泥漿的配制

㈠ 鉆井液配制的計(jì)算

1、鉆井液的配制的計(jì)算

Vr1（r2-r）

W=——————（kg）

r1-r

式中：r1—粘度密度（2.2～2.6）；

r2—所配鉆井液的相對(duì)密度；

r—水的密度（淡水為1.0，海水為1.03）；

V—所需鉆井液量（l）

2、配制鉆井液所需水量V1

W

V1=V－——（l）

r1

3、降低鉆井液相對(duì)密度所需加水量V1

V（r5-r6）

V1=—————（l）

r6－r

式中：r6—加水稀釋后的鉆井液相對(duì)密度

4、鉆井液中所需化學(xué)處理的配制與用量

① 無(wú)機(jī)、有機(jī)處理劑用量的計(jì)算，無(wú)機(jī)處理劑加水量一般按干粉量計(jì)算，然后配成一定濃度的水溶液，如用純堿或燒堿對(duì)粘土進(jìn)行改性時(shí)，應(yīng)按粘土質(zhì)量計(jì)算其用量，例如，用6%的純堿處理鈣膨潤(rùn)土，即每100g鈣膨潤(rùn)土中應(yīng)加6g純堿。

有機(jī)處理劑的加量（如鈉羧甲基纖維素，腐植酸鉀、腐植酸鈉，鐵羥鹽，聚丙烯酰胺等）是按鉆井液體積百分比計(jì)算出干粉的用量，有些處理劑（如鈉羧甲基纖維素、聚丙烯酰胺等）應(yīng)將計(jì)算出的干粉用量事先配成一定濃度的水溶液，再加入鉆井液中。

② 鈉羧甲基纖維素配制時(shí)將纖維素（棉花花短纖維，甘蔗纖維）置于燒堿液中浸滄，度為堿纖維素后，再經(jīng)氯醋酸酸醚，化可得羧甲基纖維素（CMC）,醚化過(guò)程中同時(shí)加入燒堿或純堿液，即可得Na-CMC也可直接從市場(chǎng)購(gòu)買成品。

Na-CMC的兩個(gè)重要指標(biāo)是聚全度（n）各取代度（x，醚化度）它們對(duì)產(chǎn)品的水溶性、粘度和降失水效果均有較大影響。

聚全度即分子鏈數(shù)的大小，由于制造時(shí)纖維素鏈節(jié)斷裂，使Na-CMC聚合度比原來(lái)纖維素的低處理泥漿的Na-CMC的聚合度范圍在200-600（即分子量4.5-13.5萬(wàn)）之間。聚合度越高，則其水溶液粘度越高，以此來(lái)區(qū)分Na-CMC的高、中、低三種粘度的工業(yè)產(chǎn)品，一般以濃度為2%的Na-CMC溶液粘度為標(biāo)準(zhǔn)粘度產(chǎn)品為08-1.2Pa.S以上，中粘度0.3-0.6Pa.S，低粘度為0.01-0.03Pa.S。

取代度是每個(gè)環(huán)式葡萄糖鏈節(jié)上的羧甲基的數(shù)目，取代充一般在0.5-0.85之間，它是決定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處理泥漿時(shí)加入量要達(dá)到0.06%-0.1%以上，淡水泥漿用Na-CMC降失水時(shí)，其加入量為泥漿產(chǎn)量的0.5%以下。

現(xiàn)場(chǎng)使用Na- CMC時(shí)，最好先配成濃度2-3%的水溶液，隨時(shí)用隨時(shí)加入。

③ 純堿，純堿易溶于水，在40℃時(shí)溶解度最大，水溶液呈強(qiáng)堿性，泥漿中加純堿，可使其中的鈣離子多碳酸鈉中的碳酸根作用于，置換出鈉離子，同進(jìn)，產(chǎn)生不溶于水的碳酸鈣沉淀，消除了粘土中鈣離子對(duì)泥漿的有害作用。此外，在泥漿中加入少量純堿，能使粘土顆粒的濕潤(rùn)性變好，就是在粘附著的兩個(gè)粘土顆粒這間形成薄的水膜，使粘土顆粒分散性好，泥漿中的細(xì)粒增多碳酸鈉加量的不同，引起泥漿性能的變化也不同，失水量由大變小再變大，粘度、靜切力由小變大再變水，最后趨于不變，因此，純堿的加入量必須嚴(yán)格控制。

5、燒堿

燒堿又叫火堿，苛性鈉，它的化學(xué)名稱叫氫氧化鈉，分子式是NaOH，分子量40。

純品為無(wú)色透明晶體，工業(yè)固體燒堿量乳白色常溫下相對(duì)密度2.0-2.2，能溶于等量的水中，呈強(qiáng)堿性酸堿值12.6，易吸潮，從空氣中吸收二氧化碳，變?yōu)樘妓徕c燒堿濃溶液及固體能侵蝕皮膚和衣物，使用時(shí)應(yīng)戴防護(hù)眼鏡及膠皮手套，不同漫度下燒堿在水中的溶解度如表3

表3 不同溫度下燒堿在水中的溶解度

從表中可見(jiàn)，即使在常溫下，燒堿的溶解度也是很大的工業(yè)燒堿除固體外，還有液體燒堿，燒堿是調(diào)節(jié)泥漿PH值，最常用的藥劑，同時(shí)，也用它來(lái)配制單寧酸鈉、腐殖酸鈉及進(jìn)行水解等用在現(xiàn)場(chǎng)，有時(shí)單獨(dú)用燒堿液處理泥漿調(diào)節(jié)PH值。

粘土：水：純堿：HPAN：HPAM=1：20：0.06:0.1:0.1-0.2用上述配方處理的泥漿，其性能為，相對(duì)密度1.06，失水量8.5ml/30min，膠體率100%，PH值7.5-8調(diào)節(jié)粘度時(shí)利用Na-CMC增粘同時(shí)降失水，利用腐殖酸鉀來(lái)防塌、降粘、降濾失，根據(jù)情況的需要調(diào)節(jié)用量。

㈡ 鉆場(chǎng)制造泥漿的方法

在普查找礦，鉆機(jī)分散，單機(jī)作業(yè)的情況，鉆機(jī)要自行攪拌泥漿，下面介紹兩種鉆機(jī)攪拌泥漿的簡(jiǎn)便方法

1、水泵噴射攪拌法

攪拌方法是，將一特制噴頭接在水泵安全水門的乏水管的出口一端，放入容積2-3m3的鐵水箱或泥漿坑中，水箱內(nèi)的粘土事先搗碎，有條件的地區(qū)最好加工成粘土粉，用水在箱（坑）內(nèi)浸泡2-4h，然后把水龍頭放入水箱內(nèi)，開(kāi)動(dòng)水泵，噴頭也放在水箱里，即可噴射，噴頭插入水內(nèi)不得超過(guò)粘土面防止堵塞，這種方法是借噴頭在水內(nèi)產(chǎn)生的急劇渦流，使粘土振動(dòng)循環(huán)，使粘土顆粒更好地分散，如此往返循環(huán)1-1.5h后，測(cè)量其性能，若合乎標(biāo)準(zhǔn)，即可放放泥漿坑內(nèi)，再攪拌第二箱，此種方法簡(jiǎn)單方便，很適合現(xiàn)場(chǎng)。

2、 臥式攪拌機(jī)

水加噴射或人工攪拌泥漿，在春、夏、秋三季使用較為方便，冬季，特別是北方冬季時(shí)間長(zhǎng)，應(yīng)以攪拌機(jī)在場(chǎng)房?jī)?nèi)攪拌為宜，如果夏季多雨，也應(yīng)采用這種方法。

五、工程實(shí)例

㈠ 工程概況

河南省平頂山煤田賈寨—王樓勘探項(xiàng)目是河南省國(guó)土資源廳下發(fā)、河南煤田地質(zhì)局四隊(duì)中標(biāo)并鉆探施工的項(xiàng)目，本次鉆探的目的是獲取目標(biāo)煤層的煤質(zhì)、埋深及瓦斯含量，和煤層實(shí)際厚度及其頂?shù)装鍘r石力學(xué)性質(zhì)。該鉆孔設(shè)計(jì)深度1250米，實(shí)際終孔深度1436.94米。

㈡ 地層情況

該鉆孔自上而下鉆進(jìn)所遇地層有：

第四系（Q）：厚度0～180m，分上中下三段，褐色粘土，松軟，夾有礫石，礫石以火成巖、石英為主，分選差，滾園度好；中段，灰綠色、褐色粘土、砂質(zhì)粘土具可塑性，夾礫石，礫石成分復(fù)雜，有火成巖、石英巖、平頂山砂巖及金斗山砂巖，分選差，滾園度中等；下段棕紅色，灰綠色，粘土、砂質(zhì)粘土，致密，可塑性強(qiáng)，含鈣質(zhì)結(jié)核，粘土夾礫石，礫石以石英砂巖為主。

和尚溝組（T1h）：厚度240m，鮮紅、暗紫色砂質(zhì)泥碉、泥巖，粉砂巖為主，夾暗紫紅色中、細(xì)粒石英砂巖，主要成分以石英、長(zhǎng)石、巖屑、云母為主，泥質(zhì)膠結(jié)，含鈣質(zhì)結(jié)核及具交錯(cuò)層理，局部破碎。

劉家溝組（T1l）：厚度220m，紫紅色細(xì)～中粒砂巖，厚層狀，成分以石英為主，分選較好，鐵硅質(zhì)膠結(jié)，致密堅(jiān)硬，具紅色鐵質(zhì)斑點(diǎn)，具交錯(cuò)層理，夾砂質(zhì)泥巖（俗 稱金斗山砂巖）。

石千峰組（P2sh）：厚度320m，灰白色，厚層狀，中粗粒砂巖，成分以石英為主，次為長(zhǎng)石、巖屑，分選差，次棱角狀，局部含石英、燧石礫，硅質(zhì)膠結(jié)，具大型板狀交錯(cuò)層理，下部夾綠灰色或紫紅色砂質(zhì)泥巖薄層（俗稱平頂山砂巖）。

上石盒子組（P2s）：平均厚度190m，為本區(qū)含煤地層，分九煤段、八煤段、七煤段，灰～深灰色，泥巖、砂質(zhì)泥巖，含植物化石碎片，夾灰綠色細(xì)砂巖或粉砂巖，或相變?yōu)榫G灰色泥巖，含紫斑、暗斑及鮞粒，其中砂巖成分以石英為主，次為長(zhǎng)石，含較多菱鐵質(zhì)顆粒，泥硅質(zhì)膠結(jié)，夾泥質(zhì)條帶，具交錯(cuò)層理，少量層面含碳質(zhì)及大片云母片。

下石盒子組（P1x）：平均厚度395米，為本區(qū)含煤地層，地層情況與上石盒子組相似，分六、五、四、三煤段。

山西組（P1s）：平均厚度90米，分小紫泥巖段、香炭砂巖段、大占砂巖段，二1煤段，綠灰色～灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖，含植物化石，紫斑、暗斑及菱鐵質(zhì)鮞粒，頂部含動(dòng)物化石。二1煤層較穩(wěn)定，局部含夾矸，夾矸為炭質(zhì)泥巖，砂巖成分以石英為主，次為長(zhǎng)石、云母、巖屑，分選中等，次園狀，泥硅質(zhì)膠結(jié)，具波狀及交錯(cuò)層理，層面含碳質(zhì)及云母片，硅質(zhì)膠結(jié)，少量含泥質(zhì)包體。

太原組（C3t）：平均厚度80m，分上部灰?guī)r段、中部砂泥巖段，下部灰?guī)r段，中下部為淺灰色砂質(zhì)泥巖，含鋁土質(zhì)及鮞粒，上部為深灰色石灰?guī)r，含腕足、瓣鰓類化石，局部含煤層，灰色石灰?guī)r，顯晶質(zhì)，常含燧石結(jié)核，局部變?yōu)榛疑百|(zhì)泥巖。

㈢ 鉆探工程技術(shù)要求及該鉆孔施工難題

1、巖煤層要求

① 第三系以上地層采取率不做要求。

② 見(jiàn)煤地層取芯率要求：

二疊系含煤地層≥70%；石炭系地層≥50%；斷層破碎帶≥40%；煤層其厚度達(dá)到0.7m時(shí)均參加驗(yàn)收，煤芯采取率要求長(zhǎng)度采取率≥75%；重量采取率≥60%，并做到不污染、不燒結(jié)，不混入雜物。

③ 孔深檢查，見(jiàn)基巖驗(yàn)收煤層，前后10米內(nèi)每100米和終孔需丈量鉆具，進(jìn)行孔深檢查，若丈量誤差大于0.15%，要進(jìn)行二次丈量，合理平差。

④ 各項(xiàng)原始記錄應(yīng)按統(tǒng)一規(guī)定的格式內(nèi)容認(rèn)真填寫(xiě)。

⑤ 對(duì)所采取的巖芯做到不顛倒，不丟失，準(zhǔn)確地丈量和蔗，并清潔干凈按順序擺放，妥善保管。

⑥ 鉆孔終孔層位必須取芯證實(shí)。

⑦ 未盡事宜按照《煤田勘探鉆孔工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》及有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。詳見(jiàn)表2《鉆探煤層質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》。

2、含水層情況及設(shè)計(jì)要求

① 簡(jiǎn)易水文觀測(cè)，見(jiàn)基巖開(kāi)始進(jìn)行消耗量觀測(cè)和回次水位觀測(cè)，觀測(cè)次數(shù)應(yīng)達(dá)到應(yīng)測(cè)次數(shù)的80%。

② 泥漿消耗量觀測(cè)為每正常鉆進(jìn)每小時(shí)觀測(cè)一次，當(dāng)沖洗液漏失時(shí)每三十分鐘觀測(cè)一次。

③ 每提鉆后和下鉆前各觀測(cè)水位一次，如遇鉆孔涌水、漏水，經(jīng)地質(zhì)主管部門同意后可堵漏并做詳細(xì)記錄。詳見(jiàn)表3《全孔鉆探工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》。

3、技術(shù)要求

① 鉆塔、鉆機(jī)、柴油機(jī)、水泵等設(shè)備安裝要求周正、水平、牢固。、

② 鉆塔安裝要求繃?yán)K、避雷針。

③ 用大口徑鉆穿第四系、第三系時(shí)，下入168mm套管后，換φ110mm、φ91mm終孔，并盡可能一徑到底。

④ 三班壓力一致，使用鉆鋌要合理，鉆鋌的重量應(yīng)不小于孔底壓力的30%，正常鉆進(jìn)時(shí)，使用巖芯管不能短于4米，防止鉆孔打斜。

⑤ 嚴(yán)格執(zhí)行安全操作規(guī)程，嚴(yán)禁違章作業(yè)，確保人身安全。

⑥ 進(jìn)入煤系地層要認(rèn)真看車，變軟要起鉆，反對(duì)試試看，防止將煤打丟

4、鉆進(jìn)中遇到的難題

① 由于鉆孔深度大，地層復(fù)雜，而不同的地層對(duì)鉆井液的要求又不盡相同。上部粘土，松散地層容易建造成孔壁坍塌，掉塊而且一般粘土層都易造漿使鉆井液的密度和粘度升高，所以要求入井鉆井液的粘度盡量低些，同時(shí)又要防塌效果好。

② 砂巖砂粒易侵入鉆井液的密度和粘度升高，所以要求井鉆鉆井液具有較低的密度、粘度和適當(dāng)高的切力，并應(yīng)采用一些防塌性能較好的鉆井液，并嚴(yán)格控制鉆井液的含砂量。

③ 礫巖礫巖膠結(jié)性極差，必要采用防塌效果較好的鉆井液

④ 進(jìn)入煤系地層，泥巖遇水膨脹，容易造成縮徑坍塌，砂巖含硅泥質(zhì)膠佳，夾泥質(zhì)條帶，具交錯(cuò)層理，裂隙比較發(fā)育，所以要求鉆井液的降低濾失量，防塌、防卡，改善造壁性能

⑤ 其它的問(wèn)題如動(dòng)切力的調(diào)整，流變性能調(diào)節(jié)等以上的問(wèn)題，要求泥漿同時(shí)滿足各個(gè)地層情況的要求。

六、問(wèn)題的解決

通實(shí)踐和參考前輩的經(jīng)驗(yàn)，本孔選用了PHP-HPAN雙聚泥漿同時(shí)采用了大沉淀坑和長(zhǎng)循環(huán)槽的凈化方式，增強(qiáng)了雙聚泥漿的使用效果。

各個(gè)地層對(duì)泥漿性能的要求見(jiàn)下表

根據(jù)地層的要求，調(diào)節(jié)配方中各化學(xué)成份的用量，加入時(shí)，在孔口徐徐加入，用人工攪拌或水泵循環(huán)。

雙聚泥漿的使用，解決了固相含量高，相對(duì)密度大，深孔作業(yè)出現(xiàn)的不少問(wèn)題（如坍塌，縮徑，漏失，卡鉆等）使鉆探效率提高10%以上，而且還大大減少了孔內(nèi)事故，降低了成本，使P9-1 孔順利的完成了勘探任務(wù)。

結(jié)語(yǔ)

煤系地層，特別是含有泥巖，炭質(zhì)泥巖的煤系地層，以及裂隙發(fā)育、破碎的砂巖層和其它遇水膨脹、水化分散，自然造漿能力較強(qiáng)的地層，使用雙聚泥漿，使泥漿性能穩(wěn)定抑制粘土膨脹，水化分散，降低了固相含量，失水量。大大的減少了坍塌掉塊，粘鉆，卡鉆等孔內(nèi)事故的發(fā)生，取得了良好的效果。

參考文獻(xiàn)

韓廣德等著《中國(guó)煤炭工業(yè)鉆探工程學(xué)》煤炭工業(yè)出版社：2000年

趙運(yùn)興等編《煤田鉆探技術(shù)手冊(cè)》修訂本 煤炭工業(yè)出版社：1986年

鄢泰寧主編《巖土鉆掘工程學(xué)》中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社：2001.8

第9篇：聚丙烯腈纖維范文

關(guān)鍵詞：聚丙烯纖維；混凝土；抗裂性；經(jīng)濟(jì)性

中圖分類號(hào)：TB3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

混凝土中摻加聚丙烯纖維，可大大提高其抗腐蝕性、抗裂性、抗?jié)B性、抗沖擊性，摻加了聚丙烯纖維的混凝土，可用于一般工業(yè)與民用建筑剛性自防水、大體積混凝土的防裂，也可用于路面、橋面等易開(kāi)裂的薄板混凝土結(jié)構(gòu)?；炷林袚郊泳郾├w維，摻加量小、成本低、操作簡(jiǎn)便但效果明顯，因而在工程建設(shè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

一、概述

聚丙烯纖維是一種新型的混凝土纖維，被建筑工程界稱為混凝土的“次要增強(qiáng)筋”，它是一種經(jīng)特殊工藝進(jìn)行紡絲、切斷、親水處理后生產(chǎn)的高強(qiáng)度束狀單絲纖維，加入混凝土或砂漿中后，可起到有效控制混凝土因固塑性收縮、干縮、溫度變化等引起的微裂縫，防止或抑止裂縫形成及發(fā)展，大大改善混凝土防裂、抗?jié)B、抗沖擊能力等作用。

二、聚丙烯纖維的作用機(jī)理

聚丙烯纖維化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，它主要通過(guò)改變混凝土的物理力學(xué)性能來(lái)達(dá)到改變混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的效果。聚丙烯纖維本身與混凝土骨料、水泥、外加劑不會(huì)發(fā)生任何沖突，與混凝土有良好的親和性，可以迅速而輕易地與混凝土材料混合，而且它在混凝土中的分布極其均勻，在電子顯微鏡下觀察，每立方厘米混凝土內(nèi)的纖維絲可達(dá)到20多條。由于聚丙烯纖維同水泥基體有緊密的結(jié)合力，能在混凝土中形成一種均勻的亂向支持體系，所以它摻入混凝土能產(chǎn)生有效的三維加強(qiáng)效果，就像在混凝土中加入了大量的微小細(xì)筋，同時(shí)它的效果又遠(yuǎn)遠(yuǎn)比加強(qiáng)鋼筋的效果明顯。聚丙烯纖維在混凝土中的亂向分布有助于減弱混凝土的塑性收縮，它使收縮能量被分散到混凝土中具有高強(qiáng)度低彈性模量的纖維上，使纖維吸收部分能量，從而極大地提高了混凝土的韌性，抑制了微細(xì)裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展。同時(shí)，由無(wú)數(shù)根纖維在混凝土內(nèi)部形成的支撐體系，可以有效地防止混凝土骨料的離析，保證混凝土早期泌水性的均勻，從而防止了沉降裂紋的形成。工程實(shí)踐也表明，加入聚丙烯纖維，是控制混凝土塑性收縮、干

裂等非結(jié)構(gòu)性裂縫的有效手段。

三、混凝土中添加聚丙烯纖維的作用效果

（一）保證混凝土的均質(zhì)性?；炷猎跐补嗪?，通常都會(huì)發(fā)生離析現(xiàn)象，即比重較大的骨料下沉與水泥砂漿有所分離，同時(shí)混凝土表面出現(xiàn)析水，并因此降低了混凝土的均質(zhì)性，使混凝土上、下部位的性能出現(xiàn)差異，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)使混凝土出現(xiàn)裂縫。而在混凝土中摻加適量聚丙烯纖維后，均勻分布于混凝土中的纖維，可以起到承托作用并阻止上述離析現(xiàn)象的發(fā)生，從而保證了混凝土的均質(zhì)性。

（二）提高混凝土的抗裂性。塑性狀態(tài)的混凝土強(qiáng)度極低，而剛澆灌后的混凝土，常會(huì)因氣候干燥或刮風(fēng)等原因?qū)е禄炷帘砻媸^大，使混凝土發(fā)生塑性收縮而出現(xiàn)裂縫。硬化的混凝土由于存在干燥收縮、溫度收縮及碳化收縮，內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生各種收縮應(yīng)力（拉應(yīng)力），當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土就會(huì)產(chǎn)生大量裂縫。而聚丙烯纖維加入混凝土后，就有大量的單絲纖維均勻地分布于混凝土中，并在混凝土內(nèi)部構(gòu)成了均勻的亂向支撐體系，從而使收縮變形引起的微裂縫，在產(chǎn)生過(guò)程中遭遇到纖維的阻擋，能量被消耗后微裂縫就難以進(jìn)一步發(fā)展。

（三）提高混凝土的抗?jié)B性。摻入聚丙烯纖維可大幅度提高水泥基材的抗?jié)B性，這也要?dú)w功于均勻分布在混凝土基材中的數(shù)以千萬(wàn)計(jì)的細(xì)纖維。摻加纖維的混凝土基材，在限制收縮的條件下，因失水干縮而引發(fā)裂縫，但由于纖維存在阻裂作用，從而顯著減少了初始裂縫的數(shù)量，有效地抑制了裂縫的寬度和長(zhǎng)度，從而大大降低了生成連通裂縫的可能性。測(cè)試表明：0.1體積摻量的纖維混凝土比普通混凝土抗?jié)B能力提高100%以上。

（四）提高混凝土的抗凍融性。摻入少量短切聚丙烯纖維的混凝土，其抗凍融性會(huì)大大提高。按混凝土抗凍試驗(yàn)法，經(jīng)25次反復(fù)凍融，混凝土不會(huì)發(fā)生分層與龜裂現(xiàn)象。其原因就在于：纖維在混凝土材料內(nèi)部各方向上的隨機(jī)均勻分布，對(duì)材料整體產(chǎn)生微加筋作用，緩解了溫度變化引起的混凝土內(nèi)部應(yīng)力作用，阻止了溫度裂縫的擴(kuò)展；同時(shí)，聚丙烯纖維混凝土抗?jié)B能力的提高，也有利于其抗凍能力的提高。

（五）提高混凝土的耐火性和遇火時(shí)的安全性?；炷潦軣岜训倪^(guò)程，就是混凝土中的水分從混凝土內(nèi)部逸出的過(guò)程。隨著溫度的不斷升高，混凝土強(qiáng)度損失的速率隨之增加，溫度達(dá)到600℃時(shí)，混凝土的強(qiáng)度會(huì)損失50%，達(dá)到800℃時(shí)，強(qiáng)度損失80%左右。高強(qiáng)度混凝土，由于密實(shí)度高、孔隙率低，蒸發(fā)通道不暢，水分能盡快逸出，從而會(huì)產(chǎn)生幾乎達(dá)到飽和蒸汽壓的過(guò)高蒸汽分壓，由于蒸汽分壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了混凝土抗拉強(qiáng)度，最終必然導(dǎo)致混凝土不能抵御內(nèi)部壓力而爆裂。但高性能混凝土加入聚丙烯纖維后，情況會(huì)發(fā)生變化。當(dāng)溫度為180℃，混凝土還處于自蒸階段時(shí)，結(jié)構(gòu)的內(nèi)部壓力還不是很大，同時(shí)由于聚丙烯纖維的熔點(diǎn)極低（杜拉纖維的熔點(diǎn)為165℃），它在較低的溫度下就會(huì)熔化，而且熔化后的液態(tài)體積遠(yuǎn)小于其為固態(tài)時(shí)所占的空間，于是聚丙烯纖維熔化后會(huì)形成眾多小孔隙，而且由于聚丙烯纖維分散均勻性，纖維細(xì)小、量多，從而使得混凝土內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，孔隙的連通性加強(qiáng)，為混凝土內(nèi)部水分的分解蒸發(fā)提供了方便通道，也就降低了由于水分蒸發(fā)所形成的氣壓，使混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部壓力大降低，從而防止了爆裂現(xiàn)象的產(chǎn)生。