水泥因其原料豐富、價格低廉、生產工藝簡單等優點而被廣泛應用然而，它有一個眾所周知的缺點，包括脆性大，抗彎、抗沖擊和拉伸性能差，導致水泥材料開裂。混凝土開裂產生的微裂縫為氣體、液體和有害物質的侵入提供了通道，加速了混凝土的老化過程。

PAN纖維在混凝土中三維分布，可有效降低微裂縫尖端的應力集中并可使混凝土干縮引起的拉應力減弱或消除，防止微裂縫的發生和擴展，從而提高材料的整體力學性能。然而，有機纖維與無機水泥之間缺乏有效的化學結合，導致界面結合強度較弱。南通大學張廣宇等人采用端氨基超支化聚合物(HBP)對聚丙烯(PAN)纖維表面進行改性，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中的硅醇基團結合，形成氫鍵，實現對有機纖維的無機處理。將改性聚丙烯腈纖維應用于水泥混凝土中，可顯著提高纖維與水泥的界面強度。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改性PAN纖維的形貌和化學成分進行了表征，并分析了接枝條件對接枝效果的影響。結果表明: SiO2納米粒子在PAN纖維表面分布均勻；當SiO2NPs濃度為4%，接枝溫度為50℃，接枝時間為4 h時，SiO2 NPS接枝PAN纖維的接枝度可達1.4%。通過拉拔試驗，分析了改性纖維與水泥的界面相互作用。在纖維增強水泥復合材料中，利用SiO2NPS的“雙重作用”，結合其在水泥基復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度。包覆SiO2NPS后，PAN纖維的拉拔結合強度由5.5 cN提高到6.5 cN。

接枝過程示意圖

文獻來源：Fayun Wei, Xiao Xu, Hailou Wang, Bin Yu, Guangyu Zhang, Wei Zhang. J Appl Polym Sci. 2024, e55844.