一种短切聚乙烯纤维表面改性方法及其产品

技术领域

本发明涉及工程材料预处理，特别是纤维表面亲水性改性方法，经过改性处理的纤维材料可用于超高延性混凝土，属于工程用纤维制品领域。

背景技术

超高延性混凝土是利用高延性纤维材料和混凝土在微观构建形成高延性结构体，以水泥、石英砂等为基体的纤维增强复合材料。因具有高延性、高耐损伤能力、高抗拉强度、良好的裂缝自抑制能力，也被称“可弯曲的混凝土”。将高延性混凝土应用于各种特殊环境下的建筑，可以有效改善砌体房屋的整体性，对于增强提高建筑物砌体结构的承载力、延性和抗裂性能具有显著意义。

用纤维制作的超高延性混凝土，是通过往新拌的混凝土中掺入抗拉能力极强的纤维，使混凝土具备较强的抗拉能力和弯曲能力，具备极强的延性。现有技术中主要添加聚丙烯粗纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯微细纤维等。其中，又以超高分子量聚乙烯纤维是超高延性混凝土常用的纤维材料，超高分子量聚乙烯纤维的抗拉强度可达3000Mpa，较少的用量即可实现混凝土结构的延性、抗拉性大幅度提升。

常规的超高分子量聚乙烯纤维由于其分子量较大，其表面呈现较强的疏水性，在混凝土拌和过程中容易发生卷曲、团聚等现象，导致纤维材料在超高延性混凝土中难以有效分散，使得结构强度增强、混凝土延性改善等与理论预期存在较大偏差。此外，由于聚乙烯纤维表面疏水性，导致聚乙烯纤维在新拌水泥浆内流动性很差，使得新拌混凝土不易拌和且工作性能不佳，尤其是不利于泵送。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的纤维表面疏水性导致其在高延性混凝土中分散不佳，混凝土性能增强效果不显著，且混凝土工作性能大幅度降低的问题，提供一种短切聚乙烯纤维表面改性方法及产品。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种短切聚乙烯纤维表面改性方法，包括如下步骤：

(1)先将聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物按质量比0.1％-5％溶解到有机溶剂中；加热到50-75℃，持续搅拌，使聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物在有机溶剂中充分溶解。

(2)待溶解完毕后，加入短切聚乙烯纤维，加入过程中保持搅拌。

(3)待短切聚乙烯纤维全部加入后，升温到75-85℃并持续搅拌溶液，直到有机溶剂挥发除去。

(4)将聚乙烯纤维从容器中取出，自然风干或干燥箱内30-60℃干燥1-24小时，蒸发除去残余有机溶剂。

本发明方法为聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物(简称P123)在短切聚乙烯纤维表面的改性应用，将纤维表面从疏水性变为亲水性，相比于传统的改性方法更加经济且容易实施。通过控制P123在有机溶液中的浓度，可以控制纤维表面亲水性涂层的厚度，仅仅在表面均匀结合一层较薄的亲水性涂层，不改变纤维直径，对纤维力学性能影响极小。本方法工艺原料易得，操作简单，步骤极少，改性得到的超高分子量聚乙烯短纤维表面被聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物包裹。聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物实际为活性剂，环氧丙烷嵌段为疏水性，而环氧乙烷嵌段作为亲水性头基。P123疏水性一面与聚乙烯短纤维结合，亲水端一面变成新的纤维表面，最终使超高分子量聚乙烯短纤维表面从疏水性变为亲水性。

本发明制备方法中，蒸干挥发有机溶剂(无水乙醇)的加热温度在75-85摄氏度之间，亲水性P123在有机溶剂中充分分散，经过蒸发挥发出去溶剂后，P123附着到聚乙烯纤维表面形成非常薄密的亲水层。当溶液温度高于85摄氏度时，有机溶剂易燃，增加危险程度。而低于75摄氏度时，会极大降低有机溶剂蒸发速度，使得该过程持续时间增加，影响经济成本。所以针对本发明制备方法，实现纤维表面亲水层成型选择温度75-85摄氏度之间是最优选择。另外，蒸干挥发温度影响表面亲水性膜层的连续性和致密性，对于最终改性后的纤维在混凝土中的工作性能有一定的影响，选择适宜的温度对于更好的实现改性目的具有重要意义。

最终，将本发明的改性纤维应用于超高延性混凝土以后，纤维表面亲水性好，表面改性层薄，纤维在混凝土中流动性极好，混凝土凝固以后，延性测试结果表现短切聚乙烯纤维对于混凝土延性改善幅度最大化。而且，由于表面亲水层极薄，聚乙烯纤维强度基本不降低，混凝土结构的整体强度表现良好。

进一步，短切聚乙烯纤维表面形成0.05-0.2μm厚的亲水层，优选为0.1μm厚的亲水层。较薄的亲水性膜层结构具有附着性好，改性后聚乙烯纤维应用于混凝土中结构增强作用不受影响的优势。

进一步，所述聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物的分子量为4000-9000。可以采用P122、P103、P104代替P123作为表面改性试剂原料。

进一步，所述短切聚乙烯纤维是采用超高分子量聚乙烯制成的纤维。优选地，所述聚乙烯纤维是采用100万～500万分子量的聚乙烯所纺出的纤维。

进一步，所述短切聚乙烯纤维的长度2-40mm，优选地为3-20mm。

进一步，步骤(1)所述有机溶剂是极性有机溶剂，优选为小分子醇溶液，如甲醇、乙醇、丙醇、丁醇等。小分子醇具有溶解效果好，容易蒸发除去的特点，用于聚乙烯纤维表面改性，具有低成本高效率的优势。

更优选地，所述有机溶剂是无水乙醇。

在溶解聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物时选择无水乙醇。无水乙醇易挥发且价格低廉，比其他有机溶剂有明显优势。

进一步，步骤(2)加入短切聚乙烯纤维的用量以步骤(1)溶解聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物的重量计算，两者比例关系如下：聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物的重量是短切聚乙烯纤维的0.1％-5％。优选为0.5％-2％。

进一步，步骤(2)搅拌速度5-100r/min，优选搅拌速度5-30r/min，通过搅拌使短切聚乙烯纤维能够快速分散的无水乙醇溶液中。

进一步，步骤(3)温度优选为78-82℃，例如80℃。

进一步，步骤(4)短切聚乙烯纤维经过升温搅拌挥发除去有机溶剂以后，极少量的有机溶剂会附着在纤维表面，通过进一步的主动干燥或自然干燥，挥发出去残余溶剂，实现表面改性P123和短切聚乙烯纤维的充分牢固结合。

上述方法制备获得的改性聚乙烯纤维产品。

相比于现有技术，本发明方案具有以下有益效果：

1.本发明短切聚乙烯纤维使用聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物(P123)改性，材料适配性好，易于被做成聚乙烯纤维表面涂层，大幅度改善纤维亲水性。

2.本发明改性方法采用聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物溶解到无水乙醇溶液，对无水乙醇溶液中短切聚乙烯纤维进行改性。控制溶解P123的温度和高温蒸发有机溶剂(无水乙醇)形成表面涂层的温度存在差异，先在较低的温度下将固体P123加入到无水乙醇中进行溶解，防止出现高温有机溶剂的溅射，然后升高反应温度蒸发有机溶剂。P123可以在较为安全的环境下加入到有机溶剂中，在完全加入短切聚乙烯纤维以后，加热蒸发有机溶剂，快速完成对于聚乙烯纤维表现的改性处理，节省工艺耗时。

3.本发明改性方法通过蒸发有机溶剂留存溶质的方法，在短切聚乙烯纤维表面形成一层厚度约微米级的聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物涂层，纤维亲水性改善效果好，纤维在新拌混凝土中的分散性良好，对于混凝土流动度改善效果突出。

4.本发明改性方法表面改性后的短切聚乙烯短纤维表面具有良好的亲水性，将未改性的短切聚乙烯短纤维掺入新拌混凝土后，混凝土的流动性会显著降低，甚至不具有流动性，无法用于施工。经过混凝土坍落度实验得出，本专利方法改性后的聚乙烯短纤维可以比未改性的聚乙烯短纤维提高混凝土流动性高达89％；经过混凝土J型环扩展度实验发现本专利方法改性后的聚乙烯短纤维可以比未改性的聚乙烯短纤维提高混凝土流动性高达92％。

附图说明：

图1是表面改性后聚乙烯纤维横截面扫描电镜图(面扫)。

图2a是表面改性后聚乙烯纤维横截面EDS能谱图(面扫)，碳元素扫描图。

图2b是表面改性后聚乙烯纤维横截面EDS能谱图(面扫)，氧元素扫描图。

图3是表面改性后聚乙烯纤维横截面扫描电镜图(线扫)。

图4是表面改性后聚乙烯纤维横截面EDS能谱图(线扫)。

具体实施方式

为了更好的说明本发明的技术方案，以下结合具体的实施案例及测试结果数据进行详细说明，不应认为所有的说明是对于本发明的具体限定，凡是采用相同的发明思路实现的方案都是本发明所要求保护的范围。

实施例1

一种聚乙烯纤维表面改性方法，包括如下步骤：

(1)先将聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物按质量比1wt％溶解到无水乙醇中，无水乙醇的容器可使用烧杯。为保证聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物在乙醇溶液中分散均匀，将盛放无水乙醇的烧杯放入油浴锅内加热到60℃并持续搅拌以使聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物在无水乙醇溶液内充分溶解。

(2)待聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物在无水乙醇中溶解完毕，取短切聚乙烯纤维加入到无水乙醇溶液中，加的过程中保持搅拌，使短切聚乙烯纤维能够快速分散的无水乙醇溶液中。其中，短切聚乙烯纤维用量使得聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物相比于短切聚乙烯纤维为1wt％(即加入P123重量100倍的聚乙烯纤维)。

(3)待短切聚乙烯纤维全部加入到无水乙醇中后，将油浴锅的温度提高到80℃并持续搅拌溶液，这一阶段的目的为蒸发溶剂，保留溶质。持续搅拌无水乙醇溶液直到无水乙醇全部蒸干，容器内只剩下表面存在P123涂层(膜层)的聚乙烯纤维。

(4)将聚乙烯纤维从容器中取出，极少量的无水乙醇会附着在纤维表面，可以选择自然风干12小时以蒸发剩余无水乙醇，即得表面改性聚乙烯纤维。

将制备得到的表面改性聚乙烯纤维进行表征。

(1)扫描电镜面扫结果

用来做涂层的聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物含有氧元素，而聚乙烯纤维是由碳氢两种元素组成。这表明可以使用SEM-EDS进行元素面扫分析，来判断纤维外层是否涂覆着具有氧元素的物质。如果有，说明纤维表面有聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物涂层。

SEM-EDS纤维截面面扫：表面改性后聚乙烯纤维横截面扫描电镜原图如图1所示，图1对应的能谱图如图2a和图2b所示。通过图2a是碳元素和图2b氧元素的分布，能够看到，在纤维截面内部有着密集的氧元素分布，这是因为聚乙烯纤维是由碳氢两种元素组成。而在纤维截面外圈，能看到氧元素的浓度明显提高，类似一个环状，说明是聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物涂层。

(2)扫描电镜线扫结果

通过线扫，结果如图3和图4所示，可以发现纤维两侧的氧元素的含量突然增加，这说明线扫描扫描到了聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物涂层。通过图4中氧元素的含量增加段的宽度，可以判断涂层的厚度在3微米左右。

(3)流动性测试

将制备得到的表面改性聚乙烯纤维应用于混凝土配制，掺入量为2wt％改性聚乙烯纤维或2wt％未改性的原始聚乙烯纤维，混凝土基础配方选用C40混凝土。配制好混凝土浆料以后，进行坍落度和J型环扩展度实验，比较添加改性聚乙烯纤维以及未改性的聚乙烯纤维的混凝土浆料的流动性差异，以未改性聚乙烯纤维的混凝土为基准，计算添加聚乙烯纤维混凝土的流动性变化。计算流动性提高比例公式如下:((添加改性聚乙烯纤维的混凝土流动性-添加不改性聚乙烯纤维的混凝土流动性)/(添加不改性聚乙烯纤维的混凝土流动性))×100％。

经过混凝土坍落度实验得出改性后的聚乙烯短纤维可以比未改性的聚乙烯短纤维提高混凝土流动性高达89％；经过混凝土J型环扩展度实验发现改性后的聚乙烯短纤维可以比未改性的聚乙烯短纤维提高混凝土流动性高达92％。将添加改性聚乙烯短纤维的混凝土样品制成标准混凝土试块，测试其抗拉强度为11.0MPa。

实施例2

一种聚乙烯纤维表面改性方法，包括如下步骤：

(1)先将P123按质量比1％溶解到无水乙醇中，无水乙醇的容器可使用烧杯。将烧杯放入油浴锅内加热到60℃并持续搅拌以使P123在无水乙醇溶液内充分溶解。

(2)待P123溶解完毕，取短切聚乙烯纤维加入到无水乙醇溶液中，加的过程中保持搅拌，使短切聚乙烯纤维能够快速分散的无水乙醇溶液中。其中，短切聚乙烯纤维用量按照以下方式计算，P123相对短切聚乙烯纤维重量为0.2％。

(3)待短切聚乙烯纤维全部加入到无水乙醇中后，将油浴锅的温度提高到80℃并持续搅拌溶液，持续搅拌直到无水乙醇全部蒸干，容器内只剩下聚乙烯纤维。

(4)将聚乙烯纤维从容器中取出，极少量的无水乙醇会附着在纤维表面，选择干燥箱内60℃干燥6小时以蒸发剩余无水乙醇，即得表面改性聚乙烯纤维。

经过混凝土坍落度实验得出改性后的聚乙烯短纤维可以比未改性的聚乙烯短纤维提高混凝土流动性高达61％；经过混凝土J型环扩展度实验发现改性后的聚乙烯短纤维可以比未改性的聚乙烯短纤维提高混凝土流动性高达74％。将添加改性聚乙烯短纤维的混凝土样品制成标准混凝土试块，测试其抗拉强度为6.7MPa。

实施例3

一种聚乙烯纤维表面改性方法，包括如下步骤：

(1)先将P123按质量比1％溶解到无水乙醇中，无水乙醇的容器可使用烧杯。将烧杯放入油浴锅内加热到60℃并持续搅拌以使P123在无水乙醇溶液内充分溶解。

(2)待P123溶解完毕，取短切聚乙烯纤维加入到无水乙醇溶液中，加的过程中保持搅拌，使短切聚乙烯纤维能够快速分散的无水乙醇溶液中。其中，短切聚乙烯纤维用量按照以下方式计算，P123相对短切聚乙烯纤维重量为0.8％。

(3)待短切聚乙烯纤维全部加入到无水乙醇中后，将油浴锅的温度提高到80℃并持续搅拌溶液，持续搅拌直到无水乙醇全部蒸干，容器内只剩下聚乙烯纤维。

(4)将聚乙烯纤维从容器中取出，极少量的无水乙醇会附着在纤维表面，选择干燥箱内60℃干燥6小时以蒸发剩余无水乙醇，即得表面改性聚乙烯纤维。

经过混凝土坍落度实验得出改性后的聚乙烯短纤维可以比未改性的聚乙烯短纤维提高混凝土流动性高达86％；经过混凝土J型环扩展度实验发现改性后的聚乙烯短纤维可以比未改性的聚乙烯短纤维提高混凝土流动性高达91％。将添加改性聚乙烯短纤维的混凝土样品制成标准混凝土试块，测试其抗拉强度为12.4MPa。

实施例4

一种聚乙烯纤维表面改性方法，包括如下步骤：

(1)先将P123按质量比1％溶解到无水乙醇中，无水乙醇的容器可使用烧杯。将烧杯放入油浴锅内加热到60℃并持续搅拌以使P123在无水乙醇溶液内充分溶解。

(2)待P123溶解完毕，取短切聚乙烯纤维加入到无水乙醇溶液中，加的过程中保持搅拌，使短切聚乙烯纤维能够快速分散的无水乙醇溶液中。其中，短切聚乙烯纤维用量按照以下方式计算，P123相对短切聚乙烯纤维重量为2％。

(3)待短切聚乙烯纤维全部加入到无水乙醇中后，将油浴锅的温度提高到80℃并持续搅拌溶液，持续搅拌直到无水乙醇全部蒸干，容器内只剩下聚乙烯纤维。

(4)将聚乙烯纤维从容器中取出，极少量的无水乙醇会附着在纤维表面，选择干燥箱内60℃干燥6小时以蒸发剩余无水乙醇，即得表面改性聚乙烯纤维。

经过混凝土坍落度实验得出改性后的聚乙烯短纤维可以比未改性的聚乙烯短纤维提高混凝土流动性高达91％；经过混凝土J型环扩展度实验发现改性后的聚乙烯短纤维可以比未改性的聚乙烯短纤维提高混凝土流动性高达92％。将添加改性聚乙烯短纤维的混凝土样品制成标准混凝土试块，测试其抗拉强度为13.2MPa。

实施例5

一种聚乙烯纤维表面改性方法，包括如下步骤：

(1)先将P123按质量比1％溶解到无水乙醇中，无水乙醇的容器可使用烧杯。将烧杯放入油浴锅内加热到60℃并持续搅拌以使P123在无水乙醇溶液内充分溶解。

(2)待P123溶解完毕，取短切聚乙烯纤维加入到无水乙醇溶液中，加的过程中保持搅拌，使短切聚乙烯纤维能够快速分散的无水乙醇溶液中。其中，短切聚乙烯纤维用量按照以下方式计算，P123相对短切聚乙烯纤维重量为4％。

(3)待短切聚乙烯纤维全部加入到无水乙醇中后，将油浴锅的温度提高到80℃并持续搅拌溶液，持续搅拌直到无水乙醇全部蒸干，容器内只剩下聚乙烯纤维。

(4)将聚乙烯纤维从容器中取出，极少量的无水乙醇会附着在纤维表面，选择干燥箱内60℃干燥6小时以蒸发剩余无水乙醇，即得表面改性聚乙烯纤维。

经过混凝土坍落度实验得出改性后的聚乙烯短纤维可以比未改性的聚乙烯短纤维提高混凝土流动性高达88％；经过混凝土J型环扩展度实验发现改性后的聚乙烯短纤维可以比未改性的聚乙烯短纤维提高混凝土流动性高达89％。将添加改性聚乙烯短纤维的混凝土样品制成标准混凝土试块，测试其抗拉强度为9.7MPa。

在实施例2-5的实验主要比较对比分析不同的P123用量对于改性的效果影响，当P123相对于聚乙烯纤维的用量为0.8％-2％的时候，改性效果更好，无论是添加纤维后的混凝土流动性还是混凝土的最终抗拉强度表现都较为优秀。相比于未改性的聚乙烯纤维而言，流动性提升可以使得混凝土易于施工，应用范围大幅度提升。

实施例6

一种聚乙烯纤维表面改性方法，包括如下步骤：

(1)先将P123按质量比0.5％溶解到无水乙醇中，无水乙醇的容器可使用烧杯。将烧杯放入油浴锅内加热到60℃并持续搅拌以使P123在无水乙醇溶液内充分溶解。

(2)待P123溶解完毕，取短切聚乙烯纤维加入到无水乙醇溶液中，加的过程中保持搅拌，使短切聚乙烯纤维能够快速分散的无水乙醇溶液中。其中，短切聚乙烯纤维用量按照以下方式计算，P123相对短切聚乙烯纤维重量为1％。

(3)待短切聚乙烯纤维全部加入到无水乙醇中后，将油浴锅的温度提高到80℃并持续搅拌溶液，持续搅拌直到无水乙醇全部蒸干，容器内只剩下聚乙烯纤维。

(4)将聚乙烯纤维从容器中取出，极少量的无水乙醇会附着在纤维表面，选择干燥箱内60℃干燥6小时以蒸发剩余无水乙醇，即得表面改性聚乙烯纤维。

经过混凝土坍落度实验得出改性后的聚乙烯短纤维可以比未改性的聚乙烯短纤维提高混凝土流动性高达90％；经过混凝土J型环扩展度实验发现改性后的聚乙烯短纤维可以比未改性的聚乙烯短纤维提高混凝土流动性高达93％。将添加改性聚乙烯短纤维的混凝土样品制成标准混凝土试块，测试其抗拉强度为11.2MPa。

实施例7

一种聚乙烯纤维表面改性方法，包括如下步骤：

(1)先将P123按质量比2％溶解到无水乙醇中，无水乙醇的容器可使用烧杯。将烧杯放入油浴锅内加热到60℃并持续搅拌以使P123在无水乙醇溶液内充分溶解。

(2)待P123溶解完毕，取短切聚乙烯纤维加入到无水乙醇溶液中，加的过程中保持搅拌，使短切聚乙烯纤维能够快速分散的无水乙醇溶液中。其中，短切聚乙烯纤维用量按照以下方式计算，P123相对短切聚乙烯纤维重量为1％。

(3)待短切聚乙烯纤维全部加入到无水乙醇中后，将油浴锅的温度提高到80℃并持续搅拌溶液，持续搅拌直到无水乙醇全部蒸干，容器内只剩下聚乙烯纤维。

(4)将聚乙烯纤维从容器中取出，极少量的无水乙醇会附着在纤维表面，选择干燥箱内60℃干燥6小时以蒸发剩余无水乙醇，即得表面改性聚乙烯纤维。

经过混凝土坍落度实验得出改性后的聚乙烯短纤维可以比未改性的聚乙烯短纤维提高混凝土流动性高达89％；经过混凝土J型环扩展度实验发现改性后的聚乙烯短纤维可以比未改性的聚乙烯短纤维提高混凝土流动性高达92％。将添加改性聚乙烯短纤维的混凝土样品制成标准混凝土试块，测试其抗拉强度为13.4MPa。

实施例8

一种聚乙烯纤维表面改性方法，包括如下步骤：

(1)先将P123按质量比3％溶解到无水乙醇中，无水乙醇的容器可使用烧杯。将烧杯放入油浴锅内加热到60℃并持续搅拌以使P123在无水乙醇溶液内充分溶解。

(2)待P123溶解完毕，取短切聚乙烯纤维加入到无水乙醇溶液中，加的过程中保持搅拌，使短切聚乙烯纤维能够快速分散的无水乙醇溶液中。其中，短切聚乙烯纤维用量按照以下方式计算，P123相对短切聚乙烯纤维重量为1％。

(3)待短切聚乙烯纤维全部加入到无水乙醇中后，将油浴锅的温度提高到80℃并持续搅拌溶液，持续搅拌直到无水乙醇全部蒸干，容器内只剩下聚乙烯纤维。

(4)将聚乙烯纤维从容器中取出，极少量的无水乙醇会附着在纤维表面，选择干燥箱内60℃干燥6小时以蒸发剩余无水乙醇，即得表面改性聚乙烯纤维。

经过混凝土坍落度实验得出改性后的聚乙烯短纤维可以比未改性的聚乙烯短纤维提高混凝土流动性高达88％；经过混凝土J型环扩展度实验发现改性后的聚乙烯短纤维可以比未改性的聚乙烯短纤维提高混凝土流动性高达92％。将添加改性聚乙烯短纤维的混凝土样品制成标准混凝土试块，测试其抗拉强度为12.4MPa。

实施例9

一种聚乙烯纤维表面改性方法，包括如下步骤：

(1)先将P123按质量比4％溶解到无水乙醇中，无水乙醇的容器可使用烧杯。将烧杯放入油浴锅内加热到60℃并持续搅拌以使P123在无水乙醇溶液内充分溶解。

(2)待P123溶解完毕，取短切聚乙烯纤维加入到无水乙醇溶液中，加的过程中保持搅拌，使短切聚乙烯纤维能够快速分散的无水乙醇溶液中。其中，短切聚乙烯纤维用量按照以下方式计算，P123相对短切聚乙烯纤维重量为1％。

(3)待短切聚乙烯纤维全部加入到无水乙醇中后，将油浴锅的温度提高到80℃并持续搅拌溶液，持续搅拌直到无水乙醇全部蒸干，容器内只剩下聚乙烯纤维。

(4)将聚乙烯纤维从容器中取出，极少量的无水乙醇会附着在纤维表面，选择干燥箱内60℃干燥6小时以蒸发剩余无水乙醇，即得表面改性聚乙烯纤维。

经过混凝土坍落度实验得出改性后的聚乙烯短纤维可以比未改性的聚乙烯短纤维提高混凝土流动性高达89％；经过混凝土J型环扩展度实验发现改性后的聚乙烯短纤维可以比未改性的聚乙烯短纤维提高混凝土流动性高达93％。将添加改性聚乙烯短纤维的混凝土样品制成标准混凝土试块，测试其抗拉强度为11.8MPa。

实施例10

一种聚乙烯纤维表面改性方法，包括如下步骤：

(1)先将P123按质量比6％溶解到无水乙醇中，无水乙醇的容器可使用烧杯。将烧杯放入油浴锅内加热到60℃并持续搅拌以使P123在无水乙醇溶液内充分溶解。

(2)待P123溶解完毕，取短切聚乙烯纤维加入到无水乙醇溶液中，加的过程中保持搅拌，使短切聚乙烯纤维能够快速分散的无水乙醇溶液中。其中，短切聚乙烯纤维用量按照以下方式计算，P123相对短切聚乙烯纤维重量为1％。

(3)待短切聚乙烯纤维全部加入到无水乙醇中后，将油浴锅的温度提高到80℃并持续搅拌溶液，持续搅拌直到无水乙醇全部蒸干，容器内只剩下聚乙烯纤维。

(4)将聚乙烯纤维从容器中取出，极少量的无水乙醇会附着在纤维表面，选择干燥箱内60℃干燥6小时以蒸发剩余无水乙醇，即得表面改性聚乙烯纤维。

经过混凝土坍落度实验得出改性后的聚乙烯短纤维可以比未改性的聚乙烯短纤维提高混凝土流动性高达88％；经过混凝土J型环扩展度实验发现改性后的聚乙烯短纤维可以比未改性的聚乙烯短纤维提高混凝土流动性高达91％。将添加改性聚乙烯短纤维的混凝土样品制成标准混凝土试块，测试其抗拉强度为10.5MPa。

实施例11

一种聚乙烯纤维表面改性方法，包括如下步骤：

(1)先将P123按质量比10％溶解到无水乙醇中，无水乙醇的容器可使用烧杯。将烧杯放入油浴锅内加热到60℃并持续搅拌以使P123在无水乙醇溶液内充分溶解。

(2)待P123溶解完毕，取短切聚乙烯纤维加入到无水乙醇溶液中，加的过程中保持搅拌，使短切聚乙烯纤维能够快速分散的无水乙醇溶液中。其中，短切聚乙烯纤维用量按照以下方式计算，P123相对短切聚乙烯纤维重量为1％。

(3)待短切聚乙烯纤维全部加入到无水乙醇中后，将油浴锅的温度提高到80℃并持续搅拌溶液，持续搅拌直到无水乙醇全部蒸干，容器内只剩下聚乙烯纤维。

(4)将聚乙烯纤维从容器中取出，极少量的无水乙醇会附着在纤维表面，选择干燥箱内60℃干燥6小时以蒸发剩余无水乙醇，即得表面改性聚乙烯纤维。

经过混凝土坍落度实验得出改性后的聚乙烯短纤维可以比未改性的聚乙烯短纤维提高混凝土流动性高达88％；经过混凝土J型环扩展度实验发现改性后的聚乙烯短纤维可以比未改性的聚乙烯短纤维提高混凝土流动性高达91％。将添加改性聚乙烯短纤维的混凝土样品制成标准混凝土试块，测试其抗拉强度为11.1MPa。

实施例6-11主要对比分析了不同的P123溶解于无水乙醇的浓度差异对于性能的影响，结果浓度影响较小，但最好是选择1％-4％之间的浓度，特别是1％-4％的溶解浓度，P123充分溶解以后在聚乙烯纤维表面更容易获得均匀薄层表面改性，避免较厚的改性层导致聚乙烯纤维增强作用的损失。

实施例12

一种聚乙烯纤维表面改性方法，包括如下步骤：

(1)先将P123按质量比1％溶解到无水乙醇中，无水乙醇的容器可使用烧杯。将烧杯放入油浴锅内加热到55℃并持续搅拌以使P123在无水乙醇溶液内充分溶解。

(2)待P123溶解完毕，取短切聚乙烯纤维加入到无水乙醇溶液中，加的过程中保持搅拌，使短切聚乙烯纤维能够快速分散的无水乙醇溶液中。其中，短切聚乙烯纤维用量按照以下方式计算，P123相对短切聚乙烯纤维重量为1％。

(3)待短切聚乙烯纤维全部加入到无水乙醇中后，将油浴锅的温度提高到80℃并持续搅拌溶液，持续搅拌直到无水乙醇全部蒸干，容器内只剩下聚乙烯纤维。

(4)将聚乙烯纤维从容器中取出，极少量的无水乙醇会附着在纤维表面，选择干燥箱内60℃干燥6小时以蒸发剩余无水乙醇，即得表面改性聚乙烯纤维。

经过混凝土坍落度实验得出改性后的聚乙烯短纤维可以比未改性的聚乙烯短纤维提高混凝土流动性高达89％；经过混凝土J型环扩展度实验发现改性后的聚乙烯短纤维可以比未改性的聚乙烯短纤维提高混凝土流动性高达91％。将添加改性聚乙烯短纤维的混凝土样品制成标准混凝土试块，测试其抗拉强度为12.4MPa。

实施例13

一种聚乙烯纤维表面改性方法，包括如下步骤：

(1)先将P123按质量比1％溶解到无水乙醇中，无水乙醇的容器可使用烧杯。将烧杯放入油浴锅内加热到65℃并持续搅拌以使P123在无水乙醇溶液内充分溶解。

(2)待P123溶解完毕，取短切聚乙烯纤维加入到无水乙醇溶液中，加的过程中保持搅拌，使短切聚乙烯纤维能够快速分散的无水乙醇溶液中。其中，短切聚乙烯纤维用量按照以下方式计算，P123相对短切聚乙烯纤维重量为1％。

(3)待短切聚乙烯纤维全部加入到无水乙醇中后，将油浴锅的温度提高到80℃并持续搅拌溶液，持续搅拌直到无水乙醇全部蒸干，容器内只剩下聚乙烯纤维。

(4)将聚乙烯纤维从容器中取出，极少量的无水乙醇会附着在纤维表面，选择干燥箱内60℃干燥6小时以蒸发剩余无水乙醇，即得表面改性聚乙烯纤维。

经过混凝土坍落度实验得出改性后的聚乙烯短纤维可以比未改性的聚乙烯短纤维提高混凝土流动性高达90％；经过混凝土J型环扩展度实验发现改性后的聚乙烯短纤维可以比未改性的聚乙烯短纤维提高混凝土流动性高达93％。将添加改性聚乙烯短纤维的混凝土样品制成标准混凝土试块，测试其抗拉强度为12.1MPa。

实施例14

一种聚乙烯纤维表面改性方法，包括如下步骤：

(1)先将P123按质量比1％溶解到无水乙醇中，无水乙醇的容器可使用烧杯。将烧杯放入油浴锅内加热到75℃并持续搅拌以使P123在无水乙醇溶液内充分溶解。

(2)待P123溶解完毕，取短切聚乙烯纤维加入到无水乙醇溶液中，加的过程中保持搅拌，使短切聚乙烯纤维能够快速分散的无水乙醇溶液中。其中，短切聚乙烯纤维用量按照以下方式计算，P123相对短切聚乙烯纤维重量为1％。

(3)待短切聚乙烯纤维全部加入到无水乙醇中后，将油浴锅的温度提高到80℃并持续搅拌溶液，持续搅拌直到无水乙醇全部蒸干，容器内只剩下聚乙烯纤维。

(4)将聚乙烯纤维从容器中取出，极少量的无水乙醇会附着在纤维表面，选择干燥箱内60℃干燥6小时以蒸发剩余无水乙醇，即得表面改性聚乙烯纤维。

经过混凝土坍落度实验得出改性后的聚乙烯短纤维可以比未改性的聚乙烯短纤维提高混凝土流动性高达90％；经过混凝土J型环扩展度实验发现改性后的聚乙烯短纤维可以比未改性的聚乙烯短纤维提高混凝土流动性高达93％。将添加改性聚乙烯短纤维的混凝土样品制成标准混凝土试块，测试其抗拉强度为11.8MPa。

实施例15

一种聚乙烯纤维表面改性方法，包括如下步骤：

(1)先将P123按质量比1％溶解到无水乙醇中，无水乙醇的容器可使用烧杯。将烧杯放入油浴锅内加热到80℃并持续搅拌以使P123在无水乙醇溶液内充分溶解。

(2)待P123溶解完毕，取短切聚乙烯纤维加入到无水乙醇溶液中，加的过程中保持搅拌，使短切聚乙烯纤维能够快速分散的无水乙醇溶液中。其中，短切聚乙烯纤维用量按照以下方式计算，P123相对短切聚乙烯纤维重量为1％。

(3)待短切聚乙烯纤维全部加入到无水乙醇中后，将油浴锅的温度提高到80℃并持续搅拌溶液，持续搅拌直到无水乙醇全部蒸干，容器内只剩下聚乙烯纤维。

(4)将聚乙烯纤维从容器中取出，极少量的无水乙醇会附着在纤维表面，选择干燥箱内60℃干燥6小时以蒸发剩余无水乙醇，即得表面改性聚乙烯纤维。

经过混凝土坍落度实验得出改性后的聚乙烯短纤维可以比未改性的聚乙烯短纤维提高混凝土流动性高达90％；经过混凝土J型环扩展度实验发现改性后的聚乙烯短纤维可以比未改性的聚乙烯短纤维提高混凝土流动性高达92％。将添加改性聚乙烯短纤维的混凝土样品制成标准混凝土试块，测试其抗拉强度为11.9MPa。

实施例16

一种聚乙烯纤维表面改性方法，包括如下步骤：

(1)先将P123按质量比1％溶解到无水乙醇中，无水乙醇的容器可使用烧杯。将烧杯放入油浴锅内加热到85℃并持续搅拌以使P123在无水乙醇溶液内充分溶解。

(2)待P123溶解完毕，取短切聚乙烯纤维加入到无水乙醇溶液中，加的过程中保持搅拌，使短切聚乙烯纤维能够快速分散的无水乙醇溶液中。其中，短切聚乙烯纤维用量按照以下方式计算，P123相对短切聚乙烯纤维重量为1％。

(3)待短切聚乙烯纤维全部加入到无水乙醇中后，将油浴锅的温度提高到80℃并持续搅拌溶液，持续搅拌直到无水乙醇全部蒸干，容器内只剩下聚乙烯纤维。

(4)将聚乙烯纤维从容器中取出，极少量的无水乙醇会附着在纤维表面，选择干燥箱内60℃干燥6小时以蒸发剩余无水乙醇，即得表面改性聚乙烯纤维。

经过混凝土坍落度实验得出改性后的聚乙烯短纤维可以比未改性的聚乙烯短纤维提高混凝土流动性高达89％；经过混凝土J型环扩展度实验发现改性后的聚乙烯短纤维可以比未改性的聚乙烯短纤维提高混凝土流动性高达92％。将添加改性聚乙烯短纤维的混凝土样品制成标准混凝土试块，测试其抗拉强度为11.3MPa。

实施例12-16主要比较了无水乙醇溶解P123的温度变化对于结果的影响，溶解温度只影响到无水乙醇的挥发损失，对于最终聚乙烯纤维表面亲水性改性薄层的影响较小，只有当溶解温度超过80℃以后，出现一定的无水乙醇挥发损失，使得分散性有略微影响。故溶解P123的时候，温度不宜过高，最好是控制在55-80℃，优选55-75℃之间。

实施例17

一种聚乙烯纤维表面改性方法，包括如下步骤：

(1)先将P123按质量比1％溶解到无水乙醇中，无水乙醇的容器可使用烧杯。将烧杯放入油浴锅内加热到60℃并持续搅拌以使P123在无水乙醇溶液内充分溶解。

(2)待P123溶解完毕，取短切聚乙烯纤维加入到无水乙醇溶液中，加的过程中保持搅拌，使短切聚乙烯纤维能够快速分散的无水乙醇溶液中。其中，短切聚乙烯纤维用量按照以下方式计算，P123相对短切聚乙烯纤维重量为1％。

(3)待短切聚乙烯纤维全部加入到无水乙醇中后，将油浴锅的温度提高到75℃并持续搅拌溶液，持续搅拌直到无水乙醇全部蒸干，容器内只剩下聚乙烯纤维。

(4)将聚乙烯纤维从容器中取出，极少量的无水乙醇会附着在纤维表面，选择干燥箱内60℃干燥6小时以蒸发剩余无水乙醇，即得表面改性聚乙烯纤维。

经过混凝土坍落度实验得出改性后的聚乙烯短纤维可以比未改性的聚乙烯短纤维提高混凝土流动性高达88％；经过混凝土J型环扩展度实验发现改性后的聚乙烯短纤维可以比未改性的聚乙烯短纤维提高混凝土流动性高达92％。将添加改性聚乙烯短纤维的混凝土样品制成标准混凝土试块，测试其抗拉强度为13.4MPa。

实施例18

一种聚乙烯纤维表面改性方法，包括如下步骤：

(1)先将P123按质量比1％溶解到无水乙醇中，无水乙醇的容器可使用烧杯。将烧杯放入油浴锅内加热到60℃并持续搅拌以使P123在无水乙醇溶液内充分溶解。

(2)待P123溶解完毕，取短切聚乙烯纤维加入到无水乙醇溶液中，加的过程中保持搅拌，使短切聚乙烯纤维能够快速分散的无水乙醇溶液中。其中，短切聚乙烯纤维用量按照以下方式计算，P123相对短切聚乙烯纤维重量为1％。

(3)待短切聚乙烯纤维全部加入到无水乙醇中后，将油浴锅的温度提高到85℃并持续搅拌溶液，持续搅拌直到无水乙醇全部蒸干，容器内只剩下聚乙烯纤维。

(4)将聚乙烯纤维从容器中取出，极少量的无水乙醇会附着在纤维表面，选择干燥箱内60℃干燥6小时以蒸发剩余无水乙醇，即得表面改性聚乙烯纤维。

经过混凝土坍落度实验得出改性后的聚乙烯短纤维可以比未改性的聚乙烯短纤维提高混凝土流动性高达90％；经过混凝土J型环扩展度实验发现改性后的聚乙烯短纤维可以比未改性的聚乙烯短纤维提高混凝土流动性高达91％。将添加改性聚乙烯短纤维的混凝土样品制成标准混凝土试块，测试其抗拉强度为13.5MPa。

实施例19

一种聚乙烯纤维表面改性方法，包括如下步骤：

(1)先将P123按质量比1％溶解到无水乙醇中，无水乙醇的容器可使用烧杯。将烧杯放入油浴锅内加热到60℃并持续搅拌以使P123在无水乙醇溶液内充分溶解。

(2)待P123溶解完毕，取短切聚乙烯纤维加入到无水乙醇溶液中，加的过程中保持搅拌，使短切聚乙烯纤维能够快速分散的无水乙醇溶液中。其中，短切聚乙烯纤维用量按照以下方式计算，P123相对短切聚乙烯纤维重量为1％。

(3)待短切聚乙烯纤维全部加入到无水乙醇中后，将油浴锅的温度提高到90℃并持续搅拌溶液，持续搅拌直到无水乙醇全部蒸干，容器内只剩下聚乙烯纤维。

(4)将聚乙烯纤维从容器中取出，极少量的无水乙醇会附着在纤维表面，选择干燥箱内60℃干燥6小时以蒸发剩余无水乙醇，即得表面改性聚乙烯纤维。

经过混凝土坍落度实验得出改性后的聚乙烯短纤维可以比未改性的聚乙烯短纤维提高混凝土流动性高达87％；经过混凝土J型环扩展度实验发现改性后的聚乙烯短纤维可以比未改性的聚乙烯短纤维提高混凝土流动性高达89％。将添加改性聚乙烯短纤维的混凝土样品制成标准混凝土试块，测试其抗拉强度为11.9MPa。

实施例20

一种聚乙烯纤维表面改性方法，包括如下步骤：

(1)先将P123按质量比1％溶解到无水乙醇中，无水乙醇的容器可使用烧杯。将烧杯放入油浴锅内加热到60℃并持续搅拌以使P123在无水乙醇溶液内充分溶解。

(2)待P123溶解完毕，取短切聚乙烯纤维加入到无水乙醇溶液中，加的过程中保持搅拌，使短切聚乙烯纤维能够快速分散的无水乙醇溶液中。其中，短切聚乙烯纤维用量按照以下方式计算，P123相对短切聚乙烯纤维重量为1％。

(3)待短切聚乙烯纤维全部加入到无水乙醇中后，将油浴锅的温度提高到95℃并持续搅拌溶液，持续搅拌直到无水乙醇全部蒸干，容器内只剩下聚乙烯纤维。

(4)将聚乙烯纤维从容器中取出，极少量的无水乙醇会附着在纤维表面，选择干燥箱内60℃干燥6小时以蒸发剩余无水乙醇，即得表面改性聚乙烯纤维。

经过混凝土坍落度实验得出改性后的聚乙烯短纤维可以比未改性的聚乙烯短纤维提高混凝土流动性高达86％；经过混凝土J型环扩展度实验发现改性后的聚乙烯短纤维可以比未改性的聚乙烯短纤维提高混凝土流动性高达88％。将添加改性聚乙烯短纤维的混凝土样品制成标准混凝土试块，测试其抗拉强度为10.8MPa。

实施例17-20对比分析加入短切聚乙烯纤维以后，进行搅拌干燥的温度影响，影响较小，主要是温度超过90℃以后，乙醇挥发较快安全风险增大，同时部分P123分子可能出现了降解，表面附着性降低，使得聚乙烯纤维的表现膜层牢固度降低，进而导致聚乙烯纤维在混凝土中结构增强作用降低。

实施例21-24

一种聚乙烯纤维表面改性方法，包括如下步骤：

(1)先将P123按质量比1％溶解到无水乙醇中，无水乙醇的容器可使用烧杯。将烧杯放入油浴锅内加热到60℃并持续搅拌以使P123在无水乙醇溶液内充分溶解。

(2)待P123溶解完毕，取短切聚乙烯纤维加入到无水乙醇溶液中，加的过程中保持搅拌，使短切聚乙烯纤维能够快速分散的无水乙醇溶液中。其中，短切聚乙烯纤维用量按照以下方式计算，P123相对短切聚乙烯纤维重量为1％。

(3)待短切聚乙烯纤维全部加入到无水乙醇中后，将油浴锅的温度提高到80℃并持续搅拌溶液，持续搅拌直到无水乙醇全部蒸干，容器内只剩下聚乙烯纤维。

(4)将聚乙烯纤维从容器中取出，极少量的无水乙醇会附着在纤维表面，用干燥箱干燥8小时以蒸发剩余无水乙醇，即得表面改性聚乙烯纤维。干燥箱温度如下表所示。

测试结果显示，不同的干燥箱温度对于挥发除去残余的无水乙醇影响较小，略微高一些的温度可能会更有利于干燥效果，进而使得改性聚乙烯纤维分散效果更佳，能够更好的满足超高性能混凝土的制备需求。

实施例25

一种聚乙烯纤维表面改性方法，包括如下步骤：

(1)先将P123按质量比1％溶解到无水乙醇中，无水乙醇的容器可使用烧杯。将烧杯放入油浴锅内加热到60℃并持续搅拌以使P123在无水乙醇溶液内充分溶解。

(2)待P123溶解完毕，取短切聚乙烯纤维加入到无水乙醇溶液中，加的过程中保持搅拌，使短切聚乙烯纤维能够快速分散的无水乙醇溶液中。其中，短切聚乙烯纤维用量按照以下方式计算，P123相对短切聚乙烯纤维重量为1.05％。

(3)待短切聚乙烯纤维全部加入到无水乙醇中后，将油浴锅的温度提高到80℃并持续搅拌溶液，持续搅拌直到无水乙醇全部蒸干，容器内只剩下聚乙烯纤维。

(4)将聚乙烯纤维从容器中取出，极少量的无水乙醇会附着在纤维表面，选择干燥箱内60℃干燥6小时以蒸发剩余无水乙醇，即得表面改性聚乙烯纤维。

经过混凝土坍落度实验得出改性后的聚乙烯短纤维可以比未改性的聚乙烯短纤维提高混凝土流动性高达89％；经过混凝土J型环扩展度实验发现改性后的聚乙烯短纤维可以比未改性的聚乙烯短纤维提高混凝土流动性高达91％。将添加改性聚乙烯短纤维的混凝土样品制成标准混凝土试块，测试其抗拉强度为12.7MPa。

实施例26

一种聚乙烯纤维表面改性方法，包括如下步骤：

(1)先将P123按质量比1％溶解到无水乙醇中，无水乙醇的容器可使用烧杯。将烧杯放入油浴锅内加热到60℃并持续搅拌以使P123在无水乙醇溶液内充分溶解。

(2)待P123溶解完毕，取短切聚乙烯纤维加入到无水乙醇溶液中，加的过程中保持搅拌，使短切聚乙烯纤维能够快速分散的无水乙醇溶液中。其中，短切聚乙烯纤维用量按照以下方式计算，P123相对短切聚乙烯纤维重量为1.1％。

(3)待短切聚乙烯纤维全部加入到无水乙醇中后，将油浴锅的温度提高到80℃并持续搅拌溶液，持续搅拌直到无水乙醇全部蒸干，容器内只剩下聚乙烯纤维。

(4)将聚乙烯纤维从容器中取出，极少量的无水乙醇会附着在纤维表面，选择干燥箱内60℃干燥6小时以蒸发剩余无水乙醇，即得表面改性聚乙烯纤维。

经过混凝土坍落度实验得出改性后的聚乙烯短纤维可以比未改性的聚乙烯短纤维提高混凝土流动性高达90％；经过混凝土J型环扩展度实验发现改性后的聚乙烯短纤维可以比未改性的聚乙烯短纤维提高混凝土流动性高达90％。将添加改性聚乙烯短纤维的混凝土样品制成标准混凝土试块，测试其抗拉强度为13.4MPa。

实施例27

一种聚乙烯纤维表面改性方法，包括如下步骤：

(1)先将P123按质量比1％溶解到无水乙醇中，无水乙醇的容器可使用烧杯。将烧杯放入油浴锅内加热到60℃并持续搅拌以使P123在无水乙醇溶液内充分溶解。

(2)待P123溶解完毕，取短切聚乙烯纤维加入到无水乙醇溶液中，加的过程中保持搅拌，使短切聚乙烯纤维能够快速分散的无水乙醇溶液中。其中，短切聚乙烯纤维用量按照以下方式计算，P123相对短切聚乙烯纤维重量为1.15％。

(3)待短切聚乙烯纤维全部加入到无水乙醇中后，将油浴锅的温度提高到80℃并持续搅拌溶液，持续搅拌直到无水乙醇全部蒸干，容器内只剩下聚乙烯纤维。

(4)将聚乙烯纤维从容器中取出，极少量的无水乙醇会附着在纤维表面，选择干燥箱内60℃干燥6小时以蒸发剩余无水乙醇，即得表面改性聚乙烯纤维。

经过混凝土坍落度实验得出改性后的聚乙烯短纤维可以比未改性的聚乙烯短纤维提高混凝土流动性高达89％；经过混凝土J型环扩展度实验发现改性后的聚乙烯短纤维可以比未改性的聚乙烯短纤维提高混凝土流动性高达91％。将添加改性聚乙烯短纤维的混凝土样品制成标准混凝土试块，测试其抗拉强度为13.5MPa。