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含有纤维或长丝增强材料的建筑材料制作方法

  • 专利名称
    含有纤维或长丝增强材料的建筑材料制作方法
  • 发明者
    B·伯迪斯, G·奥兰吉, J-F·萨希
  • 公开日
    2003年10月22日
  • 申请日期
    2001年8月9日
  • 优先权日
    2000年8月9日
  • 申请人
    罗迪亚尼尔公司
  • 文档编号
    D01F6/90GK1450980SQ01815075
  • 关键字
  • 权利要求
    1包括基于水硬粘合剂的基质和纤维或长丝增强材料的建造材料,所述基质任选地包括颗粒成份,其特征在于纤维或长丝增强材料由熔体纺丝材料制成的纱线、纤维或长丝组成,所述材料是通过混合至少一种下述两种化合物得到的-热塑性聚合物;-选自树枝状体、高度支化聚合物和具有星形或部分星形结构的聚合物的大分子化合物2根据权利要求1的材料,其特征在于大分子化合物具有能够形成氢键的末端官能团,其特征还在于热塑性聚合物选自其大分子链之间形成氢键的聚合物3根据权利要求1的材料,其特征在于大分子化合物是通过下述化合物之间的反应得到的高度支化共聚酰胺-至少一种下面通式(I)的单体(I)A-R-Bf其中,A是第一类聚合反应性官能团,B是能够与A反应的第二类聚合反应性官能团,R是任选地含有杂原子的烃基类,f是每个单体中反应性官能团B的总数f≥2,优选2≤f≤10;-和至少一种下面通式(II)的双官能团单体(II)A′-R′-B′或对应的内酰胺,其中,A′、B′和R′分别与通式(I)中的A、B和R具有相同的定义;特征在于I/II摩尔比定义如下0.05<I/II优选,0.125≤I/II≤2;并且其特征在于,至少一种单体(I)或(II)中的至少一个R或R′是脂族的、环脂族的或芳基脂族的4根据权利要求3的材料,其特征在于●单体(I)和(II)中的烃基R和R′分别包括i至少一种线形或支化的脂基;ii和/或至少一种环脂族基;iii和/或至少一个带有一个或多个芳环的芳基;iv和/或至少一个芳基脂基,这些基团(i)、(ii)、(iii)和(iv)可以任选地被取代,和/或含有杂原子;●并且特征在于-A或A′是胺或胺盐型的反应性官能团,或者是酸、酯、酰基卤或酰胺型的反应性官能团;-B或B′是酸、酯、酰基卤或酰胺型的反应性官能团,或胺或胺盐型的反应性官能团5根据权利要求3-4中任一项的材料,其特征在于至少一些二官能度单体(II)是预聚物形式6根据权利要求3-5中任一项的材料,其特征在于聚合反应性官能团A、B、A′和B′选自带有羧基和胺基的基团7根据权利要求3-6中任一项的材料,其特征在于它包括下面通式(III)的“核”单体(III)R1(B″)n其中R1是取代的或未取代的烃基例如硅氧烷,线形或支化的烷基,芳基,烷芳基,芳烷基,或环脂基,这些基团可以包括不饱和基团和/或杂原子;B″是与B或B′相同性质的反应性官能团;n≥1,优选1≤n≤1008根据权利要求3-7中任一项的材料,其特征在于它包括下面通式(IV)的“链终止体”单体(IV)R2-A″其中,R2是取代的或未取代的烃基基团例如硅氧烷,线形或支化的烷基,芳基,烷芳基,芳烷基,或环脂基,这些基团可以包括一个或多个不饱和基团和/或一个或多个杂原子;并且,A″是与A或A′相同性质的反应性官能团9根据权利要求3-8中任一项的材料,其特征在于通式(I)的单体是其中A表示羧酸官能团,B是胺官能团,R是芳基并且f=2的化合物10根据权利要求3-9中任一项的材料,其特征在于单体(I)选自-5-氨基间苯二甲酸,-6-氨基十一烷二酸,-3-氨基庚二酸,-天门冬氨酸,-3,5-二氨基苯甲酸,-3,4-二氨基苯甲酸,-赖氨酸,-和它们的混合物11根据权利要求3-10的材料,其特征在于通式(II)的双官能团单体是-ε-己内酰胺和/或对应的氨基酸氨基己酸,-和/或对或间氨基苯甲酸,-和/或11-氨基十一烷酸,-和/或月桂基内酰胺和/或对应的氨基酸12-氨基十二酸12根据权利要求3-11中任一项的材料,其特征在于单体(IV)与双官能团单体(I)的摩尔比定义如下(IV)/(I)≤10优选(IV)/(I)≤5更优选0≤(IV)/(I)≤2,并且特征还在于,“核”官能团单体(III)与多官能团单体(I)的摩尔比可以定义如下(III)/(I)≤1优选(III)/(I)≤1/2更优选0≤(III)/(I)≤1/313根据权利要求3-12中任一项的材料,其特征在于,-它是颗粒的形式,每个颗粒是由一种或多种树枝状结构组成;-在树枝状结构的中心点,通过带有一或多种所考虑的官能团的基团的单体(III)官能化,和/或在树枝状结构的周围,通过带有一或多种所考虑的官能团的基团的单体(IV)官能化14根据上述权利要求中任一项的材料,其特征在于热塑性聚合物选自尼龙6、尼龙66、基于这些聚酰胺的共聚物或聚合物混合物15根据上述权利要求中任一项的材料,其特征在于混合物中,大分子化合物的重量百分含量为0.1-50%16根据上述权利要求中任一项的材料,其特征在于纤维或长丝增强材料是由弹性模量大于4GPa,并优选大于5GPa的纱线、纤维或长丝组成17根据上述权利要求中任一项的材料,其特征在于基于水硬粘合剂的基质选自灰泥、水泥和基于灰泥和水泥且包括颗粒成份的大小小于500μm的材料18根据上述权利要求中任一项的材料,其特征在于不存在纤维或长丝增强材料时,基质的弹性模量小于15GPa19根据上述权利要求中任一项的材料,其特征在于粘合剂是水泥,并且增强材料是利用Hatschek机通过造纸技术得到的20根据权利要求19的材料,其特征在于材料中纤维或长丝增强材料的重量百分含量为0.5-5%21根据权利要求19或20的材料,其特征在于增强材料是由其长度为1-50mm并且线密度为0.5-100dtex的增强材料组成22纤维-水泥型预制建筑组件,由权利要求19-21中任一项的材料组成
  • 技术领域
    本发明涉及一种含有纤维或长丝增强材料的、基于水硬粘合剂的建筑材料例如,本发明涉及其纤维是基于聚酰胺的纤维-水泥材料建筑业和市政工程业使用多种形式的基于水硬粘合剂的材料灰浆、水泥、混凝土、灰泥这些材料能够直接现场制成,或者预先制成得到预制组件,例如瓦或板这些领域中所用的多种材料包括增强纤维或织物增强表面例如,特别广泛使用的一种材料是纤维增强混凝土特别广泛地用于制备预制构件的另一种材料是纤维-水泥材料它们由其中分散有增强纤维的水泥基质组成由纤维-水泥材料制成的组件包括粘结在一起的这种材料的一层或多层业已公知,使用石棉纤维作为基于水硬粘合剂的材料的增强纤维然而,这些纤维有致癌作用,某些国家禁止使用,无论如何,它们是倾向于不用的自此以后,优选使用有机纤维例如聚乙烯醇纤维这些溶液纺丝纤维具有高的模量,并且与水硬粘合剂具有好的界面性能然而,它们的生产费用高通过熔体纺丝得到的热塑性纤维的生产费用通常比聚乙烯醇纤维的低这对于聚酰胺基的纤维来说尤其是这样然而,建筑材料中,常规熔体纺丝纤维的使用还不能达到令人满意的机械性能据信这些纤维的模量太低,和/或与水硬粘合剂的界面性能太差本发明的目的之一是提供一种新型材料,包括基于水硬粘合剂的基质和通过熔体纺丝制成的纤维或长丝增强材料,其机械性能令人满意,例如机械性能与使用聚乙烯醇纤维所得到的类似为此,本发明提供一种包括基于水硬粘合剂的基质和纤维或长丝增强材料的建造材料,所述基质任选地包括颗粒成份,特征在于纤维或长丝增强材料由熔体纺丝一种材料制成的纱线、纤维或长丝组成,所述材料是通过混合至少一种下述两种化合物得到的-热塑性聚合物;-选自树枝状体(dendrimers)、高度支化聚合物和具有星形或部分星形结构的聚合物的大分子化合物根据本发明的材料包括基于水硬粘合剂的基质和纤维或长丝增强材料这种材料中的结构是常规的例如,业已公知使用石棉或聚乙烯醇纤维制备纤维-水泥材料或增强混凝土还公知的是,使用金属纤维可以将纤维增强材料现场直接加入到基质中,或者在该材料现场使用之前,在制备预制组件的过程中加入到基质中基质是基于水硬粘合剂的术语“水硬粘合剂”理解为,是指水存在下硬化的无机材料例如水泥和灰泥为了实现本发明,优选水泥更具体地说,可以提及的是硅酸盐水泥、矾土水泥和矿渣水泥可以提及的还有石膏、通过高压釜得到的硅酸钙、磷酸盐基粘合剂、硅酸钠和这些粘合剂的组合将水硬粘合剂与水和任选地粘合剂和/或颗粒成份混合水的用量影响产品的流变性和材料的硬化可以使用任何水泥材料作为颗粒成份的实例,可以提及的是沙子、SiO2、TiO2、Al2O3、ZrO2、Cr2O3、滑石、云母、高岭土、硅灰石、膨润土、偏高岭土、原白云石、铬矿石、石灰石、渣块、蛭石、珍珠岩、石膏、纤维素和矿渣它们可以是通过例如研磨筛选得到所需大小的合成产物,并且可以是结晶的或无定形的化合物还可以使用凝聚的硅粉(silica fume)、研磨二氧化硅、热解法二氧化硅和飞灰根据本发明,优选的无机填料的混合物是其中不含有或含有少量含硅酸盐-含钙的沙子能够使用的飞灰一般是来自燃烧、特别是热电厂的硅酸铝灰这种灰的颗粒大小一般为0.5-200μm作为本发明组合物的任选组成的凝聚硅粉,其比表面积一般为20-30m2/g最特别的是,其颗粒大小小于0.5mm的颗粒成份是优选的优选的是,每100重量份粘合剂,其用量小于250重量份任选使用的添加剂可以用于改变材料的性能,或者使材料具有能够混合到制造方法中的性能例如,基于水硬粘合剂,优选水泥材料的材料包括有机化合物例如水溶性或水不溶性浆,絮凝剂例如聚环氧乙烷、硫酸铝和聚丙烯酰胺、胶乳、流变改性剂例如藻酸盐和羧甲基纤维素组成基质(任选地包括颗粒成份和/或添加剂)的材料,其弹性模量有利地小于15Gpa这对于不含有颗粒成份的材料或含有颗粒成份的大小小于0.5mm的材料来说,情况一般是这样的增强材料由基于一种合成热塑性聚合物的纤维、纱线或长丝组成术语“纤维增强材料”理解为是指通过有限长度的分开纤维提供的增强术语“长丝增强材料”理解为是指通过以连续形式存在于基质中的单丝、复丝纱或短纤维纱提供的增强纤维增强材料可以在材料硬化之前,通过将纤维混合到水、水硬粘合剂和任选地添加剂和/或颗粒成份的混合物中而加入到基质中根据另一个实施方式,纤维增强材料是在硬化之前,以无纺布表面的形式加入,其上倒上水和水硬粘合剂的混合物,或者在硬化之前将纤维增强材料沉积在水和水硬粘合剂的混合物上根据另一个实施方式,利用造纸技术得到相当薄的片材,该片材包括分散在基质中的纤维例如,后一种技术可用于制造预制纤维-水泥组件长丝增强材料可以以编织物的形式或连续纱线的形式加入到基质中,或者长丝以它们在材料中的形式提供例如,增强材料可以由单丝或复丝纱或纤维纱制成的织物或布组成,这种织物或布优选是开幅的(open)增强材料开可以由连续纱线或长丝组成这些连续纱线或长丝有利地放在一层未固化的水硬粘合剂上,以使之具有优选方向因此,纱线或长丝以多少有点规律的方式排列,彼此之间大体平行例如,连续纱线或长丝可以通过从一个或多个筒装或织轴上退绕的方式铺在水硬粘合剂上组成纤维或长丝增强材料的纱线、纤维和长丝是通过熔体纺丝热塑性聚合物得到的纱线、纤维或长丝的熔体纺丝对本领域技术人员来说是公知的热塑性聚合物是由至少两种混合的化合物组成-热塑性聚合物;-选自树枝状体、高度支化聚合物和具有星形或部分星形结构的聚合物的大分子化合物优选的是,两种组分或者在纺丝之前通过挤出然后造粒的方法熔融共混,或者在纺丝之前直接通过熔体共混热塑性聚合物优先选自非芳族聚酰胺、聚酯、PVC、丙烯酸聚合物和聚丙烯最特别优选的是其大分子链之间能够形成氢键的聚合物,特别是聚酰胺例如尼龙66、尼龙6、基于这些聚酰胺的混合物和共聚物,和聚酯例如聚对苯二甲酸乙二酯和聚对苯二甲酸亚丙基酯通过熔体纺丝这些聚合物来制备纱线、纤维和长丝是公知的,并且包括大分子化合物的混合物的纺丝也在类似条件下进行大分子化合物选自树枝状体、高度支化聚合物和星形或部分星形聚合物树枝状体和高度支化聚合物经常一起归在树枝状聚合物中术语“树枝状体”理解为是指具有有规、树状和一般控制支化度的聚合物结构,它们可以表现出对称性例如,该聚合物是通过官能度大于2的化合物的树枝状生长形成的,这种生长是围绕核心分子引发的例如,这种结构描述在D.A.Tomalia,A.M.Naylor和W.A.Goddard III的Angewandte Chemie[Applied Chemistry],国际版,英语,29,138-175页(1990)术语“高度支化聚合物”理解为是指在官能度大于2的化合物的存在下,通过聚合得到的支化的聚合物结构,其结构没有精确地控制它们经常是无规共聚物例如,高度支化聚合物可以通过,特别是通过多官能团单体例如三官能团单体和二官能团单体之间的反应来制备,每个单体带有至少两个不同的聚合反应性官能团树枝状聚合物一般基本上为大小为几个纳米至十几个纳米的球形分子结构的支链具有其官能团可以被改变的末端每个大分子的末端的数目定义为大于2术语“星形聚合物”理解为是指通过线形大分子链围绕多官能团核心单体生长得到的聚合物结构,其末端官能团是相同的术语“部分星形”理解为是指包括星形大分子链和线形大分子链的混合物的化合物适用于本发明的大分子化合物中,可以提及的是芳族聚酰胺树枝状体,例如专利申请WO95/06080和WO95/06081中描述的那些胺官能团封端的聚酰胺胺类树枝状体;胺官能团封端的聚乙烯亚胺的树枝状体;胺官能团封端的聚丙烯亚胺的树枝状体;聚胺树枝状体特别提及的还有具有羧基官能团的聚丙烯-亚胺,例如DSM出售的名称为ASTRAMOLTM的化合物,具有羧基末端的聚酰胺胺类,例如Dendritech出售的名称为STARBURST的化合物,和Perstorp出售的名称为BOLTORN的官能化高度支化聚酯,例如琥珀酸酐这些化合物可以以它们原来的形式使用、或用上述不同末端基团例如胺、酯或酰胺官能团官能化的形式使用用于实施本发明的大分子化合物比线形聚合物具有更大量的末端基团不希望受任何特定理论限制的前提下,据信末端官能团对组成纤维或长丝增强材料的纱线、纤维或长丝的改性以及它们对基体的行为具有重要的作用有利地是,大分子化合物具有能够形成氢键的末端官能团例如,它们是羧酸、胺、醇、酯或酰胺官能团对于第一类大分子化合物来说,能够形成氢键的末端官能团在化合物的合成之后存在例如,当单体之一带有这种官能团或这种官能团的前体时,情况是这样的对于第二类大分子化合物来说,能够形成氢键的末端官能团是通过后官能化不带有所述末端官能团的大分子化合物得到的这包括,例如使具有所需官能团(其随后将变为末端官能团)的官能化试剂与具有上述结构的大分子化合物反应所用大分子化合物的性质可以根据热塑性聚合物和其纺丝温度进行选择鉴于此,具有高的热稳定性的大分子化合物是优选的这对于下面描述的芳族树枝状体和高度支化的共聚酰胺来说,情况尤其是这样的用于实施本发明的优选大分子化合物是高度支化共聚酯和高度支化共聚酰胺更具体地说,优选的聚酰胺是不有完全芳香的高度支化共聚酰胺这种化合物公开在1999年5月5日在法国申请的99/05885中例如,它们是通过下述组分之间的反应得到的-至少一种下面通式(I)的单体(I)A-R-Bf其中,A是第一类聚合反应性官能团,B是能够与A反应的第二类聚合反应性官能团,R是任选地含有杂原子的烃基类,f是每个单体中反应性官能团B的总数f≥2,优选2≤f≤10;-和至少一种下面通式(II)的双官能团单体(II)A′-R′-B′或对应的内酰胺,其中,A′、B′和R′分别与通式(I)中的A、B和R具有相同的定义;特征在于I/II摩尔比定义如下0.05<I/II优选,0.125≤I/II≤2;并且特征在于,至少一种单体(I)或(II)中的至少一个R或R′是脂肪族的、环脂族的或芳基脂肪族的根据一个优选的实施方式,高度支化的共聚酰胺的特征在于●单体(I)和(II)中的烃基R和R′分别包括i至少一种线形或支化的脂基;ii和/或至少一种环脂基;iii和/或至少一个带有一个或多个芳环的芳基;iv和/或至少一个芳基脂基,这些基团(i)、(ii)、(iii)和(iv)可以任选地被取代,和/或含有杂原子;●并且特征在于-A或A′是胺或胺盐型的反应性官能团,或者是酸、酯、酸酐或酰胺型的反应性官能团;-B或B′是酸、酯、酰基卤或酰胺型的反应性官能团,或胺或胺盐型的反应性官能团因此,更特别选择的聚合反应性官能团A、B、A′和B′是那些属于羧基和氨基的官能团属于“羧基官能团”理解为是指任何酸COOH、酯或酸酐官能团当A或A′对应于胺或胺盐时,那么B和B′表示酸、酯、酰基卤或酰胺,反之亦然根据一个有利的变化形式,高度支化聚合物可以由几种不同单体(I)和几种不同单体(II)的混合物组成,前提是这些单体中的至少一种是脂族的、环脂族的或芳基脂族的除了多官能团单体(I)和双官能团单体(II)之外,根据本发明可以设想还有一种高度支化的聚合物,作为组成成份,含有“核”型的单官能团或多官能团单体(III)和/或“链终止体”型的单官能团单体(IV)根据本发明,任选包括在高度支化共聚酰胺和/或酯中的“核”型单体可以是下面通式(III)的那些(III)R1(B″)n其中R1是取代的或未取代的烃基基团例如硅氧烷,线形或支化的烷基,芳基,烷芳基,芳烷基,或环脂基,这些基团可以包括不饱和基团和/或杂原子;B″是与B或B′相同性质的反应性官能团;n≥1,优选1≤n≤100根据本发明,任选包括在高度支化共聚酰胺中的“链终止体”型单体可以是下面通式(IV)的那些(IV)R2-A″其中,R2是取代的或未取代的烃基基团例如硅氧烷,线形或支化的烷基,芳基,烷芳基,芳烷基,或环脂基,这些基团可以包括一个或多个不饱和基团和/或一个或多个杂原子;并且,A″是与A或A′相同性质的反应性官能团;根据本发明的一个有利的实施方式,至少一些双官能团单体(II)是预聚物的形式这对于“核”型单体(III)或者甚至是“链终止体”型单体(IV)来说,情况同样是这样的基团R1和R2可以有利地包括给予高度支化聚合物特殊性能的官能团这些官能团在HBPA的聚合过程中不与官能团A、B、A′或B′反应根据本发明的一个优选实施方式,f=2,结果单体(I)是三官能度的ARB2,A为羧酸官能团,B为胺官能团,R为芳基根据本发明,由单体I和II得到的高度支化的聚合物可以与树枝状结构一样,该树枝状结构具有官能团A形成的中心点并且周边带有末端B当它们存在时,单体(III)形成核有利地,高度支化聚合物可以包括位于本发明的树枝状体周围的“链终止体”的单官能度单体(IV)此外,双官能化单体(II)是三维结构中的间隔体它们能够控制支化密度,特别是根据本发明的高度支化聚合物的有利性能的起源单体(III)和(IV)能够控制分子量有利地是,单体(I)选自,例如-5-氨基间苯二甲酸,-6-氨基十一烷二酸,-3-氨基庚二酸,-天门冬氨酸,-3,5-二氨基苯甲酸,-3,4-二氨基苯甲酸,-赖氨酸,-和它们的混合物有利地、例如通式(II)的双官能团单体是-ε-己内酰胺和/或对应的氨基酸氨基己酸,-和/或对或间氨基苯甲酸,-和/或11-氨基十一烷酸,-和/或月桂基内酰胺和/或对应的氨基酸12-氨基十二烷酸一般来讲,通式(II)的双官能团单体可以是用于制备线形热塑性聚酰胺的单体因此,可以提及的是含有4-12个碳原子的烃基链的ω-氨基链烷酸化合物,或衍生自这些氨基酸的内酰胺例如ε-己内酰胺本发明优选的双官能团单体(II)是ε-己内酰胺例如,单体(III)可以是?含有6-36个碳原子的饱和脂族二羧酸,例如己二酸、壬二酸、癸二酸或十二烷酸,?二伯二胺,优选含有6-36个碳原子的线形或支化的饱和脂族二伯二胺,例如六亚甲基二胺、三甲基六亚甲基二胺、四亚甲基二胺或正二甲苯二胺,?聚合物化合物例如以商标名JEFFAMINE?的氨基聚氧化烯基,?或氨基硅氧烷链,例如单或二氨基聚二甲基硅氧烷,?芳族或脂族一元胺,?芳族或脂族一元酸,或?芳族或脂族三元胺或三元酸优选的“核”单体(III)是六亚甲基二胺和己二酸,JEFFAMINE?T403或1,3,5-苯三甲酸根据本发明的另一个特征,单体(IV)与双官能团单体(I)的摩尔比定义如下(IV)/(I)≤1 0优选(IV)/(I)≤5更优选0≤(IV)/(I)≤2对于#17“核”官能团单体(III)与多官能团单体(I)的摩尔比,可以定义如下(III)/(I)≤1优选(III)/(I)≤1/2更优选0≤(III)/(I)≤1/3有利地是,高度支化共聚酰胺可以是颗粒的形式,每个颗粒是由一种或多种树枝状结构组成这种共聚酰胺的另一个有利特征在于其能够◇在树枝状结构的中心点,通过带有一或多种所考虑的官能团的单体(III),◇和/或在树枝状结构的周围,通过带有一或多种所考虑的官能团的基团的单体(IV)来官能化对于合成方面,应当指出,高度支化共聚酰胺可以通过下述方法得到,所述方法的特征在于其基本上由单体(I)和单体(II)之间的缩聚反应组成,这些单体与或任选地与单体(III)和/或(IV)一起反应,该反应是在适当的温度和压力条件下进行的高聚合反应是在熔融相、溶剂相或固体相中进行,优选在熔融相或溶剂相中进行,单体(II)有利地作为溶剂合成本发明的高度支化聚合物的方法可以使用至少一种缩聚催化剂例如,缩聚反应所进行的条件和方法等同于用于制备对应于单体(II)的线形聚酰胺的那些混合物中,大分子化合物的重量百分比优选为0.1-50%化合物的最佳含量一般取决于其性质和基质的性质本发明的材料能够根据建筑业和市政工程业或制造预制建筑组件领域的技术人员公知的多种方法来得到例如,材料是这样制成的将固体组分与水混合,成型(模塑、铸塑、注射成型、泵送、喷涂、挤出或压延),然后硬化因此,该方法可以通过将混合物的所有组分同时或单独地放置在一起来完成根据后一种选择,制成的组合物一般包括水硬粘合剂、组成增强材料的本发明纤维、和如果合适的话,添加剂和/或颗粒成份然后,将该组合物与水混合根据一个优选的实施方式,材料是一种纤维-水泥材料,也就是说其水硬粘合剂是水泥,其纤维状增强材料由通过造纸技术分散在基质中的纤维组成简单地说,该技术由制备纤维在水和水泥以及任选的颗粒成份和/或添加剂的混合物中的分散体,榨出水以得到含有未硬化的水泥和纤维的材料的片材,纤维赋予该片材一定的内聚力,然后硬化该材料组成特别是,这种材料可以通过广泛用于制备预制建筑组件的Hatschek机来制成Hatschek机包括至少一个涂料辊和输送带该辊与输送带接触,部分辊浸在装有水、纤维和水泥的混合物的槽子中,其中水是过量的纤维悬浮在混合物中该辊用于从槽子中携带放空(depleted of)水的混合物到输送带上该机械包括通过吸收榨出通过辊的水的装置将基于其中分散有纤维并放空了水的水硬粘合剂的材料携带到吸收辊中,并在辊和输送带彼此接触的位置上沉积在输送带上因此,将称作“增强水泥片材”的一层未硬化材料沉积在输送带上例如,在增强水泥片材中,水的重量百分含量大约为30%Hatschek机对本领域的技术人员来说是公知的例如,它们公开在专利AT5970、专利FR2387920和专利US4428775中含有水、水泥和纤维以及任选的添加剂和/或颗粒成份的混合物有利地含有一种用于改变混合物的流变性和排水性(draining)的化合物,特别是使之有可能防止粘合剂夹带挤出的水进入辊中例如,合适的组合物公开在专利FR2476534和专利FR2448516可以提及的是,例如其中加入了金属化合物的水溶性和/或可乳化的聚合物水溶性或水可乳化的聚合物可以是藻酸盐、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、多糖或多肽具有宽的分子量范围和宽的皂化系数范围的水溶性丙烯酰胺聚合物是最特别推荐的也可以使用丙烯酸酯乳液为了确保丙烯酸水乳液能够适当地絮凝,对于这些乳液来说实际上优选在水泥的碱性分散液中絮凝,例如使用阴离子乳化体系,它与钙离子是不相容的优选的是,金属化合物是金属硫酸盐,例如硫酸铝或硫酸铁这些化合物可以选自纤维素浆、水溶性或水可乳化的聚合物例如聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇和聚环氧乙烷水泥材料可以包括二价金属离子的硫酸盐或氢氧化物,例如硫酸铁(II)或硫酸铝作为用于改变流变性和排水性的化合物来说,可以提及的是纤维素纤维,特别是将纤维素纤维浸在下述溶液中或将这些溶液喷涂在这些纤维上进行预处理的纤维素纤维,所述溶液含有选自金属氢氧化物和/或硫酸盐的化合物,例如硫酸铁或氢氧化钙例如,一种处理在于将氢氧化铝和硫酸钙沉积在纤维素纤维上,通过用其中随后加入氢氧化钙的硫酸铝水溶液处理该纤维素纤维分散在混合物中的增强纤维优选长度为1-50mm有利地是,它们的线密度为0.5-100分特优选的是,增强的水泥片材相当薄,例如厚度为0.1-100mm,优选1-10mm将它放置在输送带上该方法的这一步骤中,片材相当容易弯曲,水泥没有充分硬化随后将充分硬化增强的水泥片材在输送带上连续生产随后将进行切开、可能的组装和固化操作输送带连续地通过例如驱动辊驱动将组成增强片材的多种组分通过或连续地在不同位置沉积将增强的水泥片材从沉积增强水泥材料的位置的下游位置处从输送带上取出例如,水泥片材用辊导出将得到的水泥片材随后转变(convert)并加工,以得到一最终产品例如,将片材从输送带上取出,切开并固结(consolidate),例如通过挤压,随后通过热固化或熟化来硬化这样就得到了单层制品最终固化之前,可将片材卷在辊上,以得到几个厚度组成的组装件,例如2-10个厚度当达到所需的厚度个数时,将片材在辊上切开所有厚度,这样就得到了没有充分硬化并由几层组成的产品然后,将该产品硬化,例如通过挤压、固化或熟化来硬化最终硬化之前或过程中,可以通过将其压在一适当形状的支撑体上的方法给予产品一特定形状和表面纹理这样,可以得到一例如波纹形所得产品在最终硬化之前或之后切成最终产品的大小本发明还涉及能够通过本发明方法制成的纤维-水泥型预制建筑组件特别可以提及的是瓦、板和槽本发明的材料和预制组件具有优异的机械性能这些性能优于利用常规熔体纺丝纤维得到的那些性能,某些情况下,它们或多或少地等价于利用高模量溶液纺丝纤维例如PVA(聚乙烯醇)纤维得到的那些性能参考下面仅仅用于说明而给出的实施例,本发明的其它细节和有点将变得更加清楚实施例1通过熔体共缩聚JEFFAMINE?T 403(R1-B″3型的核心分子,其中B″=NH2)、3,5-二氨基苯甲酸(A-R-B2型的支化分子,其中A=COOH,B=NH2)和ε-己内酰胺(A′-R′-B′型间隔体,其中B′=NH2,A′=COOH)合成带有胺末端基团的高度支化共聚酰胺该反应是在通常用于聚酯或聚酰胺的熔体合成的1L高压釜中,在大气压和轻微氮气流下进行的在试验开始时将所有单体装载在一起然后,连续地向反应釜中加入322.5g 3,5-二氨基苯甲酸(2.12mol)、239.9g ε-己内酰胺(2.12mol)、37.3g JEFFAMINE?T 403(0.085mol)、4g5-叔丁基-4-羟基-2-甲基二苯硫醚(ULTRANOX?236)和1.1ml 50%的次磷酸水溶液将反应器连续4次抽空产生真空,并利用干燥氮气在此达到大气压在100分钟内,将反应物逐渐从20℃加热到200℃,然后60分钟内从200℃加热到230℃,最后保持在230℃下180分钟当反应物的温度达到100℃时,以50rpm的搅拌速度开始搅拌在温度为215℃时开始蒸馏230℃下180分钟后,停止搅拌并将反应器放置在氮气的超压下然后,逐渐打开底部阀门,并将聚合物导入装满水的不锈钢容器中然后,将聚合物在叶片泵的真空下干燥16小时然后在干冰存在下利用叶片磨机和筛子将其减小为粉末实施例2含有实施例1的共聚酰胺的纤维的制备在带有两个加料口(即基质(颗粒)加料口和添加剂(粉末)加料口)的双螺杆挤出机中通过挤出来制备组合物的颗粒,该组合物包括在聚酰胺基质中的3%重量实施例1的共聚酰胺基质是TECHNYL140CP80,一种Rhodia Engineering Plastics出售的尼龙6由制成的颗粒通过13孔喷丝板进行熔体纺丝制成纱线,其中喷丝板的每个孔的直径为250μmPOY型的纺丝速度为4500m/min,纱线在经过两个辊之后卷绕在BARMAG SW46卷绕辊(wind-up)上纺丝性能被认为非常好纺丝之后,将卷绕的纱线在Dienes拉伸机上(drawing rig)以450m/min的速率进行拉伸,得到大约44f/13dtex的最终线密度然后,将这样得到的纱线短切,得到长度大约6mm的纤维实施例3(对比例)由不含添加剂的聚酰胺制备纤维根据实施例2中描述的方法,不添加高度支化共聚酰胺,制成纤维在Instron张力测试仪上,室温下测试纤维的机械性能,E2%表示2%的割线模量,εmax表示断裂伸长,σmax表示公称断裂应力准确的线密度是通过称重确定的结果表示在表I中表I 实施例4,5和纤维-水泥的制备制备纤维-水泥材料它是利用下述原材料制成的-水泥52.5Lafarge提供的HTS(高二氧化硅含量)硅酸盐水泥;-硅粉(silica fume)来自硅铁业的硅粉Elkem提供的940U;-纤维素SG15-16短纤维级,Rhodia Acetow,Brazil提供的;-脱泡剂6352 DD级粉末,Bevaloid提供的该试验是利用其中加入了多种增强纤维的基质进行的基质的组成如下-纤维素纤维 4%(10g)-硅粉 14%(35g)-水泥 80%(200g)-脱泡剂 0.5%(1g)-水 750g(w/c=3.75)增强纤维以不同的含量(1%-5%)混入将纤维素用一部分水脱浆(depulp),并将增强纤维结合在该浆料中然后,利用螺旋混合器(2000转/分钟),将纤维、增强纤维和纤维素纤维与剩下的水最少混合10分钟;然后将其它组分混入然后将混合物均匀化5分钟(大约2000转/分钟)随后,将混合物过滤以减少水含量这样就得到了水/水泥比大约为0.5的滤饼可以利用真空过滤加速该步骤将得到的滤饼利用切割工具切开或者直接挤压,以得到30×120mm(大约50g淤桨)大小的测试样品将测试样品轻轻地放在同样大小的金属模具上,然后以4吨的压力压5分钟,再用8吨的压力压5分钟将测试样品小心地脱模,并在20℃的干袋子中最少适应12小时,或者在20℃具有饱和湿度的袋子中适应24小时随后,将测试样品在60℃-90℃、95%湿度下热固化24-48小时在3点弯曲测试机上(载体之间的距离L=80mm)以0.5mm/min的测试速度测试纤维-水泥的机械性能还测试断裂应力σf和弹性模量(杨氏模量)E-断裂应力σfσ=3FL/(2bh2),其中,h=样品高度b=样品宽度F=施加的载荷-弹性模量(杨氏模量)EE=L3F/(4bh3y),其中,y是对应于载荷F的挠度测试样品在23℃(±3℃)下最少预适应24小时实施例4利用上述方法,制备了相对于总干产品含有2%重量实施例2的增强纤维的纤维-水泥材料,其中纤维的线密度为3.4dtex,长度为6mm纤维-水泥材料的性能表示在表II中实施例5(对比例)利用上述方法,制备了相对于总干产品含有2%重量实施例3的增强纤维的纤维-水泥材料,其中纤维的线密度为3.1dtex,长度为6mm纤维-水泥材料的性能表示在表II中实施例6(对比例)利用上述方法制备了含有2%重量的聚乙烯醇纤维的纤维-水泥材料,纤维的性能如下-纤维APV RM182,由Kuraray提供,-线密度3.3dtex,-长度6mm纤维-水泥材料的性能表示在表II中表II
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专利名称:含有纤维或长丝增强材料的建筑材料的制作方法图1表示对应于实施例4、5和6的几种组合物所得到的应力-应变曲线。本发明涉及含有纤维或长丝增强材料的基于水硬粘合剂的建筑材料。该增强材料由树枝状聚合物改性的纱线和长丝组成。本发明涉及例如其中增强纤维由含有聚酰胺和树枝状聚合物的组合物组成的纤维水泥。
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