一种改性纤维及其制备方法与应用

本申请涉及复合材料，尤其涉及一种改性纤维及其制备方法与应用。

背景技术：

1、为了提高混凝土材料的力学强度，现有技术中有在混凝土材料中掺入纤维的研究，例如掺入pet、pa、pc、pvc、pp、ps等材料的纤维。然而这些纤维与混凝土材料的相容性不高，掺入增效的作用有限。

2、现有技术中还有对纤维改性，再用于混凝土材料中的研究，如福建林业大学2022年的硕士学位论文《pet废纤增强加气混凝土的制备及性能研究》中记载了盐酸多巴胺对pet纤维表面进行聚合改性，再用于加气混凝土中提高混凝土材料的力学性能。此外，还有其他现有技术记载了在纤维表面改性活化，并进一步用于混凝土中的技术方案。然而这些方法中的改性纤维与混凝土材料的结合效果依然有待改进，对混凝土材料的力学性能提升依然有限，并且，根据使用场景，不少混凝土材料对于耐久性和抗微生物侵蚀能力也有一定的要求，而上述方法对这方面的性能没有明显改善。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种改性纤维及其制备方法，旨在解决现有技术中纤维用于混凝土材料的相容性不高、力学强度、耐久性、抗生物侵蚀性能低的问题。

2、为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：

3、第一方面，本申请提供一种改性纤维，包括：

4、纤维基体；

5、亲水层，亲水层包覆纤维基体；

6、矿化表层，矿化表层包覆亲水层，矿化表层含有硅酸盐和二氧化硅，硅酸盐和二氧化硅呈无定形和/或微晶形态。

7、本申请改性纤维包括纤维基体、亲水层、矿化表层这样的内中外三层结构，其中，亲水层作为中间层有利于提高与另外两层的结合程度，提高改性纤维整体的结构稳定性。矿化表层含有呈无定形和/或微晶形态的硅酸盐和二氧化硅，属于无机矿化层，可以提高改性纤维与混凝土材料的相容性，促进相互渗透。相比现有的改性纤维，本申请改性纤维用于混凝土材料中可以进一步提高力学强度，而且还可以提高混凝土材料的耐久性和抗微生物侵蚀能力。

8、第二方面，本申请提供一种上文本申请改性纤维的制备方法，包括如下步骤：

9、在纤维基体的表面进行亲水改性处理，在纤维基体的表面形成亲水层，得到亲水纤维；

10、将硅酸盐原料在亲水纤维表面进行沉积处理，形成包覆亲水纤维的矿化表层，得到改性纤维。

11、本申请制备方法先将纤维基体进行亲水改性处理得到亲水纤维，使纤维基体表面形成一层结合紧密的亲水层，再沉积处理形成与亲水层结合紧密的矿化表层，制得改性纤维。因此，制得的改性纤维形成纤维基体、亲水层、矿化表层的内中外三层结构，与混凝土材料具有良好的相容性，促进相互渗透，用于混凝土材料中可以提高混凝土材料的力学强度、耐久性、抗微生物侵蚀等性能。制备方法工艺可控，制得的改性纤维结构和物化性质稳定。

12、第三方面，本申请提供一种改性混凝土，含有上文本申请改性纤维，或含有上文本申请改性纤维的制备方法制备的改性纤维。

13、本申请改性混凝土中含有上文本申请改性纤维，因此改性纤维与混凝土材料的相容性好，促进相互渗透，可以提高制得改性混凝土材料的力学强度，而且还可以提高改性混凝土的耐久性和抗微生物侵蚀能力。

技术特征：

1.一种改性纤维，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的改性纤维，其特征在于：所述硅酸盐包括硅酸钠、硅酸乙酯、硅酸钾、硅酸镁中的至少一种；和/或

3.根据权利要求1或2所述的改性纤维，其特征在于：所述亲水层在所述改性纤维中的质量含量为0.5％～5％；和/或

4.一种权利要求1～3任一项所述改性纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

5.根据权利要求4所述改性纤维的制备方法，其特征在于：所述亲水改性处理包括将所述纤维基体分散在多巴胺的溶液中并进行聚合反应的步骤；其中，

6.根据权利要求5所述改性纤维的制备方法，其特征在于：所述多巴胺的溶液的ph为8.8；和/或

7.根据权利要求4～6任一项所述改性纤维的制备方法，其特征在于，所述沉积处理包括将所述亲水纤维浸泡在所述硅酸盐原料的溶液中进行反应的步骤；其中，

8.一种改性混凝土，其特征在于：含有权利要求1～3任一项所述的改性纤维，或含有权利要求4～7任一项所述改性纤维的制备方法制备的改性纤维。

9.根据权利要求8所述的改性混凝土，其特征在于，包括如下质量份的组分：

10.根据权利要求8或9所述的改性混凝土，其特征在于，所述改性混凝土包括如下(1)～(5)特征中的至少一者：

技术总结本申请涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种改性纤维及其制备方法与应用，改性纤维包括纤维基体、亲水层和矿化表层，亲水层包覆纤维基体，矿化表层包覆亲水层，矿化表层含有硅酸盐和二氧化硅且呈无定形和/或微晶形态，亲水层作为中间层有利于提高与另外两层的结合程度，提高改性纤维整体的结构稳定性，矿化表层属于无机矿化层，可以提高改性纤维与混凝土材料的相容性，促进相互渗透，改性纤维用于混凝土材料中可以进一步提高力学强度、耐久性和抗微生物侵蚀能力。制备方法包括在纤维基体的表面进行亲水改性处理，在纤维基体的表面形成亲水层，得到亲水纤维；将硅酸盐原料在亲水纤维表面进行沉积处理，形成包覆亲水纤维的矿化表层。技术研发人员：罗启灵,于坷坷,龙武剑,冯甘霖,梅柳,李利孝,熊琛受保护的技术使用者：深圳大学技术研发日：技术公布日：2024/8/27