用于Z箍缩丝阵负载的抗紫外线皮芯复合自适应纤维及其制备方法技术

本发明专利技术属于Z箍缩丝阵负载领域，公开了一种用于Z箍缩丝阵负载的抗紫外线皮芯复合自适应纤维及其制备方法。所述复合自适应纤维包括皮层和芯层，所述芯层材料为聚氨基甲酸酯；所述皮层由抗紫外线母粒制备而成，所述抗紫外线母粒由抗紫外线复合助剂与热塑性树脂制备而成；其中所述抗紫外线复合助剂由紫外线阻隔剂、紫外线吸收剂、光稳定剂、分散剂组成。本发明专利技术的纤维对紫外线有着很强的耐受性，在Z箍缩加速实验运行中具有很长的使用寿命；回弹率高，可以保证丝阵经多次装载后仍具有很高装载精度；在丝阵的整个服役期间，不出现明显的应力松弛，并且其回弹应力也能长期保持不变，很好地保证了丝阵的直线度。

【技术实现步骤摘要】
用于Z箍缩丝阵负载的抗紫外线皮芯复合自适应纤维及其制备方法
本专利技术属于Z箍缩丝阵负载领域，具体涉及一种用于Z箍缩丝阵负载的抗紫外线皮芯复合自适应纤维及其制备方法。
技术介绍
在Z箍缩驱动惯性约束聚变研究中，丝阵是目前较理想的负载，它在脉冲功率装置大电流作用下形成等离子体，在洛伦兹力的作用下，向内快速箍缩，产生高温、高密度等离子体。超细丝的直径均匀性、超细丝在电极的径向和角向的均匀排布及超细丝的直线度等丝阵初始状态的精密控制是获得高对称性、高功能及高能量辐射源的关键。驱动装置靶室中丝阵的安装是在常压下进行的，而大电流加载是在真空状态下进行的。随着靶室真空度的提高，丝阵阴、阳电极间距随着装置阴阳极间距的缩短而缩短，需要采用弹性物质预伸长补偿技术(简称自适应技术)保持超细丝的绷直状态。在以往的实验中，采用单根弹性物质与多组超细丝组合的自适应技术来完成装配过程，所用弹性物质的直径和弹性模量较大，长时间后的应力稳定性及回弹率不能满足要求。并且随着功能涂层丝阵需求的发展，超细丝材经过二次功能化，丝材的力学性能大幅度下降，丝材的单头长度只有10cm范围内。采用以往的单根弹性物质与多组超细丝组合的自适应技术无法完成装配过程，因此需要研制出具有适当的弹性模量及直径，应力稳定性及回弹率高，并具有良好的耐老化性能的弹性物质。在Z箍缩加速实验中会释放大量的紫外线，这就要求用作Z箍缩自适应纤维不仅要有良好的自适应性、尺寸稳定性以及应力稳定性，而且还应具有一定的抗紫外线辐射性能。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺点和不足，本专利技术的首要目的在于提供一种用于Z箍缩丝阵负载的抗紫外线皮芯复合纤维。所述的复合纤维是一种尺寸稳定性高、回弹性高和应力稳定性高的抗紫外线自适应纤维。本专利技术的另一目的在于提供上述用于Z箍缩丝阵负载的抗紫外线皮芯复合自适应纤维的制备方法。本专利技术的目的通过以下技术方案实现：一种用于Z箍缩丝阵负载的抗紫外皮芯复合自适应纤维，包括皮层和芯层，所述芯层材料为聚氨基甲酸酯；所述皮层由抗紫外线母粒制备而成，所述抗紫外线母粒由抗紫外线复合助剂与热塑性树脂制备而成；其中所述抗紫外线复合助剂由以下按重量份数计的组分组成：所述皮层与芯层的体积比为20/80～50/50。所述抗紫外线母粒中抗紫外线复合助剂的含量为0～55wt％。所述聚氨基甲酸酯，其分子主链为软、硬链嵌段交替结构；所述聚氨基甲酸酯的制备方法为：(1)预聚：将脂肪族聚酯二醇或脂肪族聚醚二元醇和二异氰酸酯混合，进行预聚反应，生成两端含有异氰酸酯基团的预聚体；(2)扩链：向预聚体中加入二醇类扩链剂后，浇入模具中，熟化、静置，得到聚氨基甲酸酯。步骤(1)中所述脂肪族聚酯二醇或脂肪族聚醚二元醇的数均分子量为250～10000。所述脂肪族聚酯二醇或脂肪族聚醚二元醇与二异氰酸酯的摩尔比为1︰2。所述脂肪族聚酯二醇或脂肪族聚醚二元醇在使用前需真空脱水处理；所述脱水条件为：温度为105-120℃；真空度为1-20mmHg；脱水处理后含水率≤0.5％。所述二异氰酸酯在使用前需加热熔融处理。所述脂肪族聚酯二醇通常由有机二元酸与二元醇缩合或由内酯与二元醇聚合而成。所述二元酸为己二酸、丁二酸中的一种以上。所述二元醇为乙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丙二醇、一缩二乙二醇、1,4-丁二醇或1，6-己二醇中的一种以上。所述脂肪族聚酯二醇采用常规的制备方法制备得到。所述脂肪族聚酯二醇为聚己二酸-1,2-丙二醇酯，聚己二酸乙二醇酯，聚己二酸-1,4-丁二醇酯，聚丁二酸丁二醇酯，聚丁二酸乙二醇酯或聚己二酸己二醇酯中的一种以上。所述脂肪族聚醚二元醇为聚四氢呋喃二元醇、四氢呋喃-环氧丙烷二元共聚物二元醇、聚丁二烯二元醇、丁二烯-丙烯腈-苯乙烯共聚二元醇或聚碳酸酯二元醇中的一种以上。步骤(1)中所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、1,5-萘二异氰酸酯(NDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)、3,3ˊ-二甲基-4,4ˊ-联苯二异氰酸酯(TODI)、环己烷二亚甲基二异氰酸酯(H6XDI)、对苯二异氰酸酯(PPDI)或3,3ˊ-二甲基-4,4ˊ-二苯基甲烷二异氰酸酯(DMMDI)中的一种以上。步骤(1)中所述预聚反应条件为：反应温度为25-160℃，反应时间为1-48h。步骤(2)中所述二醇类扩链剂为乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、己二醇(2-甲基-2,4-戊二醇)、1,6-己二醇或对苯二酚。步骤(2)中所述二醇类扩链剂与预聚体的摩尔比为1︰1；步骤(2)中所述熟化的温度为50-180℃；所述熟化的时间为5-72h。步骤(2)中所述静置时间为1-7d。所述热塑性树脂为聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚酰胺(PA)、聚甲醛(POM)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基苯烯酸甲酯(PMMA)、聚苯醚或聚砜中的一种以上。所述紫外吸收剂为邻羟基苯甲酸苯酯、2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑、2，4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(2’-羟基-3’，5’-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑或单苯甲酸间苯二酚酯中的一种以上。紫外吸收剂的结构上大多连接有发色基团(如C＝N、N＝N、N＝0、C＝O等)和助色基团(如-NH2、–OH、–SO3H、-COOH等)，它们能强烈、选择性地吸收紫外线，发生光物理反应和光化学反应，将紫外线能量转化为其他能量形式，同时转变成活性异构体，随之以光和热的形式释放能量，达到抗紫外辐射的目的。所述紫外线阻隔剂为金属化合物或非金属氧化物；所述紫外线阻隔剂为氧化锌、二氧化钛、硫酸钡、氧化铝、二氧化硅、滑石粉、高岭土和碳黑中一种以上。紫外线阻隔剂是利用其对紫外线入射波具有良好的折射、反射、散射的性能来达到防紫外线的目的，整个过程无能量转换。所述光稳定剂为2，2’-硫代双(4-叔辛基酚氧基)镍、三(1，2，2，6，6-五甲哌啶基)亚磷酸酯、4-苯甲酰氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶、2，4，6-三(2-正丁氧基苯基)-1，3，5-三嗪或六甲基磷酰三胺中的一种以上。光稳定剂能屏蔽或吸收紫外线的能量，猝灭单线态氧及将氢过氧化物分解成非活性物质等功能，使聚氨基甲酸酯纤维在光的辐射下，能排除或减缓光化学反应的可能性，阻止或延迟光老化的过程，从而延长所保护纤维的使用寿命。所述分散剂为聚丙烯酸钠、硬脂酸盐、软脂酸盐、油酸盐或棕榈酸盐中的一种以上。所述硬脂酸盐为硬脂酸钙、硬脂酸锌或硬脂酸钡。所述软脂酸盐为软脂酸钠、软脂酸钾或软脂酸钙。所述油酸盐为油酸钠或油酸钙。所述抗紫外线母粒的制备方法：(a)取20～65重量份紫外线阻隔剂、10～35重量份紫外线吸收剂、10～35重量份光稳定剂与1～5重量份分散剂，混合均匀，制取抗紫外线复合助剂；(b)将抗紫外线复合助剂与热塑性树脂均匀混合，加入双螺杆挤出机中进行熔融共混，造粒，得到抗紫外线母粒。熔融共混的温度主要是根据热塑性树脂的熔融温度确定的；所述熔融共混的温度为120-280℃，所述螺杆转速为10-150r/min。所述用于Z箍缩丝阵负载的抗紫外皮芯复合自适应纤维的制备方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于Z箍缩丝阵负载的抗紫外皮芯复合自适应纤维，其特征在于：包括皮层和芯层，所述芯层材料为聚氨基甲酸酯；所述皮层由抗紫外线母粒制备而成，所述抗紫外线母粒由抗紫外线复合助剂与热塑性树脂制备而成；其中所述抗紫外线复合助剂由以下按重量份数计的组分组成：

【技术特征摘要】
1.一种抗紫外皮芯复合自适应纤维用于Z箍缩丝阵负载，其特征在于：所述抗紫外皮芯复合自适应纤维包括皮层和芯层，所述芯层材料为聚氨基甲酸酯；所述皮层由抗紫外线母粒制备而成，所述抗紫外线母粒由抗紫外线复合助剂与热塑性树脂制备而成；其中所述抗紫外线复合助剂由以下按重量份数计的组分组成：所述热塑性树脂为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、聚甲基苯烯酸甲酯、聚苯醚或聚砜中的一种以上；所述聚氨基甲酸酯的制备方法为：(1)预聚：将脂肪族聚酯二醇或脂肪族聚醚二元醇和二异氰酸酯混合，进行预聚反应，生成两端含有异氰酸酯基团的预聚体；(2)扩链：向预聚体中加入二醇类扩链剂后，浇入模具中，熟化、静置，得到聚氨基甲酸酯；步骤(1)中所述脂肪族聚酯二醇由有机二元酸与二元醇缩合或由内酯与二元醇聚合而成；所述二元酸为己二酸、丁二酸中的一种以上；所述二元醇为乙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丙二醇、一缩二乙二醇、1,4-丁二醇或1，6-己二醇中的一种以上；所述脂肪族聚醚二元醇为聚四氢呋喃二元醇、四氢呋喃-环氧丙烷二元共聚物二元醇、聚丁二烯二元醇、丁二烯-丙烯腈-苯乙烯共聚二元醇或聚碳酸酯二元醇中的一种以上；步骤(1)中所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、3,3ˊ-二甲基-4,4ˊ-联苯二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯或3,3ˊ-二甲基-4,4ˊ-二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种以上；步骤(2)中所述二醇类扩链剂为乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇或对苯二酚。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述皮层与芯层的体积比为20/80～50/50；所述抗紫外线母粒中抗紫外线复合助剂的含量为0～55wt％。3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：步骤(1)中所述脂肪族聚酯二醇或脂肪族聚醚二元醇与二异氰酸酯的摩尔比为1:2；步骤(1)中所述脂肪族聚酯二醇或脂肪族聚醚二元醇在使用前需真空脱水处理；所述脱水条件为：温度为105～120℃；真空度为1～20mmHg；脱水处理后含水率≤0.5％；步骤(1)中所述脂肪族聚酯二醇或脂肪族聚醚二元醇的数均分子量为250～10000；步骤(2)中所述二醇类扩...

【专利技术属性】
技术研发人员：游革新，陈晋凯，杨波，周秀文，
申请(专利权)人：华南理工大学，中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：发明
国别省市：广东;44