一种螺旋式高性能合成纤维束制造技术

本发明专利技术的一种螺旋式高性能合成纤维束，包括位于纤维束中心的纤维内芯和在所述纤维内芯上螺旋缠绕的外围纤维，所述纤维内芯和外围纤维分别为改性合成纤维和未改性合成纤维。螺旋缠绕方式保证了负责强度的内芯，在内部能更加稳定的起到提升整体强度的作用，而在纤维内芯的外围在轴向整体长度的表面缠绕合成纤维，如耐高温的填料改性合成纤维、调整极性的极性改性纤维、可引入官能团的官能团接枝改性合成纤维、甚至降低成本的未改性纤维，具有不同功能的纤维交替暴露在表面，这样耐高温性、极性与非极性、不同功能的观念团、高强度等优势，均可以发挥出来，使纤维的增强效果、分散性、与基体的粘结力的等性能都得到最大化利用。

A spiral high performance synthetic fiber bundle

【技术实现步骤摘要】
一种螺旋式高性能合成纤维束
本专利技术涉及一种高性能合成纤维束，具体的涉及一种用于纤维增强领域的螺旋式纤维束，可被纤维束增强的材料包括但不限于水泥、混凝土、塑料、树脂、橡胶等。
技术介绍
合成纤维是一种由合成树脂通过熔融拉丝或熔融纺丝制备而成的纤维。这种纤维具有较高的强度，可用于增强水泥、混凝土、塑料、树脂、橡胶等材料。与玻璃相比，合成纤维耐碱、耐腐蚀、安全、对人体没有任何伤害。与钢纤维相比，合成纤维不扎人、质量轻、不生锈、耐腐蚀、成本较低。然而，合成纤维也有自身的缺陷，从而大大限制了纤维的应用。首先，合成纤维耐热性差，在塑料或者橡胶高温成型的材料中，如果合成纤维的耐热温度低于塑料、橡胶的成型温度，在成型过程中合成纤维就会因为高温而丧失掉强度。第二，合成纤维的分散性差。合成纤维在基体中的分散性取决于基体(水泥、混凝土、塑料、树脂、橡胶等)的性能，纤维的极性需要与基体的极性相匹配，极性差异过大或者过小，极性太高或太低，都会导致分散困难。第三，合成纤维的强度普遍不高，通常低于玻璃纤维或者钢纤维，这就导致了合成纤维的增强效果比玻璃纤维和钢纤维要差。第四，合成纤维与基体的粘结性，普遍不好。例如，非极性合成纤维与极性的橡胶基体、无官能团的合成纤维与含SiO2的水泥和混凝土、极性的纤维与非极性的塑料基体等，都会有较差的粘结性，这也导致了纤维的增强效果较差。因此，当前技术中很难找到一种合成纤维，将耐高温、高分散性、高强度、高粘结性、可调节的极性与非极性、可调节的官能团引入等优势，融为一体。专利技术内容为了解决这样的缺陷，让合成纤维将尽可能多的优势融为一体，同时让合成纤维可根据所增强基体的性质进行改变和调节，本专利技术提供一种螺旋式高性能合成纤维束。本专利技术的技术方案如下：一种螺旋式高性能合成纤维束，其特征在于包括位于纤维束中心的纤维内芯和在所述纤维内芯上螺旋缠绕的外围纤维，纤维内芯和外围纤维其中一个为改性合成纤维，另一个为未改性合成纤维。优选的所述纤维内芯为未改性的合成纤维，在所述纤维内芯上螺旋缠绕不同的改性合成纤维。优选的所述外围纤维同向或逆向螺旋缠绕在所述纤维内芯上。优选的所述合成纤维的合成树脂原料包括聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯腈纤维、聚酯、超高分子量聚乙烯、聚酰胺、聚甲醛、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩甲醛、聚对苯二甲酸乙二酯、聚苯咪唑、聚四氟乙烯、聚对苯二甲酰对苯二胺、聚酰亚胺中的一种或一种以上混合物。优选的所述改性合成纤维包括极性改性合成纤维、官能团接枝改性合成纤维、填料改性合成纤维和/或母粒改性合成纤维。进一步优选的所述改性合成纤维的改性剂为硅烷偶联剂Si-69、KH570、KH560、KH550、KH151、硅胶抗粘连剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、正硅酸乙酯、成核剂母粒、色母粒、增塑母粒、耐高温母粒、防腐母粒、消泡母粒、氯化聚丙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸二烯丙烯酯、四甲基丙烯酸季戊四醇、聚乙二醇、聚己二酸丁二醇酯、聚己内酯、二丙二醇丁醚、二乙烯基苯、过氧化二异丙苯、硅油、表面活性剂、乙醇、二甲苯、无机物超细颗粒、炭黑、碳酸钙、TiO2、滑石粉、高岭土、二氧化硅、硅土、硅灰石、云母、硫酸钡、玻璃微珠、玻璃纤维、硅藻土、蒙脱土、水滑石、木粉、淀粉中的任一种或一种以上的混合物。优选的所述纤维内芯为未改性的合成纤维，所述外围纤维为极性改性合成纤维和官能团接枝改性合成纤维。前述的纤维束的制备方法，其特征在于包括以下步骤：制备改性合成纤维，将改性剂与合成树脂按比例混合后，进行熔融拉丝或熔融纺丝后，制成改性合成纤维；或，先将合成树脂通过熔融拉丝或熔融纺丝的方法制成纤维，然后使用改性剂对纤维进行改性后，制成改性合成纤维；或，先将改性剂与合成树脂按比例混合后，进行熔融拉丝或熔融纺丝，然后再次使用改性剂对纤维进行改性后，制成改性合成纤维；制备未改性的合成纤维，由合成树脂熔融纺丝或熔融拉丝制备而成；将外围纤维同向或逆向螺旋缠绕在所述纤维内芯上。本专利技术的技术效果如下：本专利技术的一种螺旋式高性能合成纤维束，开拓性地将改性或未改性的合成纤维螺旋缠绕在未改性或改性的合成纤维内芯上构成纤维束，具有以下效果：未改性的合成纤维可以保持其原始的性能，包括强度、韧性、极性和官能团等。这些性能不会因改性剂而改变，强度不会因改性剂而降低，加工性性能不会因改性剂而变差，同时减少使用改性剂，还会降低纤维的成本。改性纤维，通常包括但不限于以下四类：(1)极性改性合成纤维，该纤维是通过改性剂对纤维进行极性与非极性的调节，使纤维与增强基体的极性进行匹配，从而提高纤维的分散性。所用改性剂为马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸二烯丙烯酯、四甲基丙烯酸季戊四醇、聚乙二醇、聚己二酸丁二醇酯、聚己内酯、二丙二醇丁醚、二乙烯基苯、过氧化二异丙苯、硅油、表面活性剂、乙醇、二甲苯中的一种或一种以上的混合物。(2)官能团接枝改性合成纤维，该纤维是通过改性剂为纤维引入适当的官能团，如Si、Si-O、-OH、-COOH等，使纤维与基体产生较强的粘结力，以及其他特殊功能。所用改性剂为硅烷偶联剂Si-69、KH570、KH560、KH550、KH151、硅胶抗粘连剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、正硅酸乙酯、氯化聚丙烯中的一种或一种以上的混合物。(3)填料改性合成纤维，该纤维是通过填料对纤维进行增强，从而提高纤维刚性、弹性模量、拉伸强度等，部分无机填料还可以提高纤维的耐高温性。所用改性剂为无机物超细颗粒、炭黑、碳酸钙、TiO2、滑石粉、高岭土、二氧化硅、硅土、硅灰石、云母、硫酸钡、玻璃微珠、玻璃纤维、硅藻土、蒙脱土、水滑石、木粉、淀粉中的一种或一种以上的混合物。(4)母粒改性合成纤维，母粒的加入可以使纤维在熔融拉丝或熔融纺丝时，具有相应的性能和功能，也可以使制备纤维时所用的两种或两种以上合成树脂产生更好的相容性。所用改性剂为成核剂母粒、色母粒、增塑母粒、耐高温母粒、防腐母粒、消泡母粒中的一种或一种以上的混合物。本专利技术的纤维束使多种不同的改性纤维和未改性纤维很好的结合起来。不同特性的改性剂可以对纤维分开进行改性，这样改性效率就会大大提升，不但有效节约了改性剂，还可以使改性剂单独发挥各自的作用，而不会互相干扰，例如使纤维束整体可以同时具有亲水、有含硅官能团、高强度、耐高温且成本低等性质。如果将这些不同功能的该行进混在一起同时加入到一种纤维中，会导致很多问题，例如改性剂互相反应、改性剂过多无法均匀分散、官能团互相覆盖导致改性效率不高、浪费改性剂、过多改性剂导致纤维无法成型等等。螺旋缠绕方式保证了负责强度的内芯，如未改性合成纤维、填料改性合成纤维以及填料改性合成纤维，在内部能更加稳定的起到提升整体强度的作用，而在纤维内芯的外围在轴向整体长度的表面缠绕合成纤维，如耐高温的填料改性合成纤维、调整极性的极性改性纤维、可引入官能团的官能团接枝改性合成纤维、甚至降低成本的未改性纤维，具有不同功能的纤维交替暴露在表面，这样耐高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种螺旋式高性能合成纤维束，其特征在于包括位于纤维束中心的纤维内芯和在所述纤维内芯上螺旋缠绕的至少一股外围纤维，所述纤维内芯和外围纤维其中一个为改性合成纤维，另一个为未改性合成纤维。/n

【技术特征摘要】
1.一种螺旋式高性能合成纤维束，其特征在于包括位于纤维束中心的纤维内芯和在所述纤维内芯上螺旋缠绕的至少一股外围纤维，所述纤维内芯和外围纤维其中一个为改性合成纤维，另一个为未改性合成纤维。


2.根据权利要求1所述的纤维束，其特征在于所述纤维内芯为未改性的合成纤维，在所述纤维内芯上螺旋缠绕不同的改性合成纤维。


3.根据权利要求1所述的纤维束，其特征在于所述外围纤维同向或逆向螺旋缠绕在所述纤维内芯上。


4.根据权利要求1所述的纤维束，其特征在于所述合成纤维的合成树脂原料包括聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯腈纤维、聚酯、超高分子量聚乙烯、聚酰胺、聚甲醛、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩甲醛、聚对苯二甲酸乙二酯、聚苯咪唑、聚四氟乙烯、聚对苯二甲酰对苯二胺、聚酰亚胺中的一种或一种以上混合物。


5.根据权利要求1所述的纤维束，其特征在于所述改性合成纤维包括极性改性合成纤维、官能团接枝改性合成纤维、填料改性合成纤维和/或母粒改性合成纤维。


6.根据权利要求5所述的纤维束，其特征在于所述改性合成纤维的改性剂为硅烷偶联剂Si-69、KH570、KH560、KH550、KH151、硅胶抗粘连剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、正硅酸乙酯、成核剂母粒...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷石，
申请(专利权)人：殷石，
类型：发明
国别省市：浙江;33