有机纤维表面生物矿化改性研究文献综述

文献综述（或调研报告）：

摘要：有机纤维在水泥基材料中得到了越来越广泛的应用，其中聚丙烯纤维凭借其优越的性能受到越来越多的关注。但是，聚丙烯纤维也存在表面能低、表面光滑、疏水等缺点，因此对聚丙烯纤维进行表面改性是改善其性能，提升其应用性的重点。MICP技术在纤维表面改性中发挥着重要作用，是一项有前景的强化手段。本文综述了现有的聚丙烯纤维表面改性方法，多种强化技艺的机理和改性效果，微生物诱导碳酸钙沉积的原理等研究进展，并对聚丙烯纤维表面改性技术的未来进行了展望。

关键词：聚丙烯纤维；表面改性；生物矿化

1引言

在现代的建筑行业中，水泥基材料是一种应用范围广、用量大的建筑材料，它具有来源广泛、价格便宜、强度可控、及外形可塑等优点, 但也存在抗裂性差、脆性大、抗拉强度低、极限延伸率小等不足之处。随着社会对高性能材料需求的不断增加以及现代建筑科学技术的日益发展, 水泥基材料的缺点也日渐突出^[1]。向其中掺入纤维作为增强体能够有效地改善上述问题^[2]。

纤维在水泥基中起着阻止水泥基体中微裂缝的扩展和跨越裂缝承受拉应力的作用，因而使复合材料的抗拉和抗折强度以及断裂能较未增强的水泥基体有明显的提高^[3]。有机纤维包括合成纤维及天然纤维两种, 其中合成纤维主要有聚丙烯纤维、尼龙纤维、聚乙烯醇纤维、涤纶纤维以及芳纶纤维等^[4]。相较于天然纤维，合成有机纤维成本不高，结构和性能可变度大，具有较高的性价比。

目前常用的合成有机纤维有：聚酯类纤维，聚酰胺类纤维，聚乙烯类纤维，聚丙烯纤维等。其中，聚丙烯纤维具有密度小、强度、耐化学腐蚀性和加工工艺简单等优点，能显著提高水泥基材料的断裂韧性、抗折抗压强度、耐疲劳性并提供了优良的阻裂效果，在实际工程中得到广泛应用^[5]。

但是，纯聚丙烯纤维表面能低，表面光滑、疏水，相互之间的缠绕导致其在水泥基复合材料中分散困难，其与水泥基体的黏结性能较差，最终影响到对水泥基材料的增强效果，甚至有可能致使水泥基材料抗冲击性等力学性能下降，从而极大阻碍其在水泥基材料增强、增韧方面的实际应用^[6]。

因此，通过物理方法、化学方法和其他等手段对聚丙烯纤维表面进行适当的改性, 提高与水泥砂浆基体之间的分散和界面结合是聚丙烯纤维得以应用和发展的关键。

2国内外聚丙烯纤维改性研究进展