水泥因其原料豐富、價(jià)格低廉、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用然而，它有一個(gè)眾所周知的缺點(diǎn)，包括脆性大，抗彎、抗沖擊和拉伸性能差，導(dǎo)致水泥材料開(kāi)裂?；炷灵_(kāi)裂產(chǎn)生的微裂縫為氣體、液體和有害物質(zhì)的侵入提供了通道，加速了混凝土的老化過(guò)程。

PAN纖維在混凝土中三維分布，可有效降低微裂縫尖端的應(yīng)力集中并可使混凝土干縮引起的拉應(yīng)力減弱或消除，防止微裂縫的發(fā)生和擴(kuò)展，從而提高材料的整體力學(xué)性能。然而，有機(jī)纖維與無(wú)機(jī)水泥之間缺乏有效的化學(xué)結(jié)合，導(dǎo)致界面結(jié)合強(qiáng)度較弱。南通大學(xué)張廣宇等人采用端氨基超支化聚合物(HBP)對(duì)聚丙烯(PAN)纖維表面進(jìn)行改性，然后在改性后的PAN纖維表面接枝二氧化硅納米顆粒(SiO2NPS)，將超支化材料上的氨基與SiO2NPs中的硅醇基團(tuán)結(jié)合，形成氫鍵，實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)纖維的無(wú)機(jī)處理。將改性聚丙烯腈纖維應(yīng)用于水泥混凝土中，可顯著提高纖維與水泥的界面強(qiáng)度。采用掃描電鏡、原子力顯微鏡、電子能譜和傅里葉變換紅外光譜對(duì)改性PAN纖維的形貌和化學(xué)成分進(jìn)行了表征，并分析了接枝條件對(duì)接枝效果的影響。結(jié)果表明: SiO2納米粒子在PAN纖維表面分布均勻；當(dāng)SiO2NPs濃度為4%，接枝溫度為50℃，接枝時(shí)間為4 h時(shí)，SiO2 NPS接枝PAN纖維的接枝度可達(dá)1.4%。通過(guò)拉拔試驗(yàn)，分析了改性纖維與水泥的界面相互作用。在纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料中，利用SiO2NPS的“雙重作用”，結(jié)合其在水泥基復(fù)合材料中的雙重連接作用：一邊連接纖維，另一邊連接水泥，以提高纖維與水泥基體之間的界面強(qiáng)度。包覆SiO2NPS后，PAN纖維的拉拔結(jié)合強(qiáng)度由5.5 cN提高到6.5 cN。

接枝過(guò)程示意圖

文獻(xiàn)來(lái)源：Fayun Wei, Xiao Xu, Hailou Wang, Bin Yu, Guangyu Zhang, Wei Zhang. J Appl Polym Sci. 2024, e55844.