[发明专利]光缆用芳纶纤维一步法制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光缆用纤维的制备方法，特别涉及光缆用芳纶纤维一步法制备方法。

背景技术

芳纶全称为″聚对苯二甲酰对苯二胺″，英文为Aramid fiber是一种新型高科技合成纤维，具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻等优良性能。并具有良好的绝缘性和抗老化性能，很长的生命周期。芳纶的发现，被认为是材料界一个非常重要的历史进程。

对位芳纶最突出的性能是其高强度、高模量和出色的耐热性。同时，它还具有适当的韧性可供纺织加工。在200℃下经历100hr，仍能保持原强度的75％，在160℃下经历500hr，仍能保持原强度的95％。据此，对位芳纶大多被用作轻质、耐热的纺织结构材料或复合结构增强材料，尤其高模量纤维广泛被用于AOSS光缆，非金属光缆和室内光缆。对位芳纶性能的缺点是压缩强度和压缩模量较低、耐潮湿和耐紫外辐射性差。

纤维的力学性能与生产工艺密切相关，与形成的聚集态结构有关，通过对芳纶纤维成型过程中聚集态结构衍变过程的研究，发现高模量芳纶具有优异力学性能及高模量的根本原因是：纤维在张力下经过热处理后成品丝取向度提高，并由取向和应力诱道结晶，纤维的结晶度比处理前提高15％左右，晶粒变大且均匀完整，纤维的结构均一致密，伸长下降，模量明显增大。从而反映了纤维有张力热处理工艺在高模量芳纶纤维生产过程中的重要性。

常规的工艺步骤：

第一步，纺丝-------凝固-------碱洗-------水洗--------干燥--------卷绕。

第二步，卷绕后纤维-----腿绕---拉伸---热处理----卷绕

芳纶纤维的产量受到工艺流程的限制，尤其高模量纤维一般是将制得芳纶纤维再进行热处理来得到，产量受热处理工艺时间的限制，难以满足用量的需求，而且纤维强度损失大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术所存在的问题而提供一种光缆用芳纶纤维一步法制备方法，该制备方法工艺简单，生产效率高产品性能更稳定。

本发明所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现：

一种光缆用芳纶纤维一步法制备方法，包括纺丝步骤、凝固步骤、碱洗步骤、水洗步骤、干燥步骤和卷绕步骤，其特征在于：在所述凝固步骤与碱洗步骤之间增加拉伸步骤，拉伸张力的范围为1g/d-5g/d；在所述干燥步骤与卷绕步骤之间增加一第一定型步骤和一第二定型步骤，其中第一定型步骤采用第一定型箱定型，定型温度为220℃-350℃，定型时间为4s-10s；第二定型步骤采用第二定型箱定型，定型温度为350℃-550℃，定型时间为8s-20s。

本发明的进入第一定型箱前，纤维的含水率为75％-130％。

本发明卷绕步骤中，纤维的卷绕速度在200M/min-600M/min。

本发明是在常规的芳纶纺丝生产线上增加了张力装置和定型热箱，张力装置的位置在纤维凝固后，碱洗前，张力装置的目的增加在线拉伸张力，定型热箱提供两道在线热定型，通过不同的张力、温度、时间设定达到最佳效果，一步法在线制备纤维的含水更容易控制，一定含水的纤维进行热处理，水分子的增朔作用，降低玻璃化转变温度，可避免强度的下降，更有利纤维模量的提高，本发明可保持纤维强度基本不变的情况下纤维模量提高35％以上。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明的实施方式。

本发明的一种光缆用芳纶纤维一步法制备方法，包括纺丝步骤、凝固步骤、拉伸步骤、碱洗步骤、水洗步骤、干燥步骤、第一定型步骤、一第二定型步骤和卷绕步骤。第一定型步骤、第二定型步骤分别通过第一定型箱和第二定型箱来实现。纤维进入第一定型箱前，纤维的含水率为75％-130％。卷绕步骤中，纤维的卷绕速度在200M/min-600M/min。

表1为各实施例中拉伸步骤的张力值、第一定型步骤、一第二定型步骤的定型温度值、定型时间值以及光缆用芳纶纤维强度、伸长、模量参数值以及对比例的光缆用芳纶纤维强度、伸长、模量参数值。

表1

由表1可以看出，本发明各实施例制备得到的光缆用芳纶纤维，其强度、伸长率、模量均优于对比例的一般芳纶纤维，其中强度以实施例6为最好，伸长率以实施例3为最好，模量以实施例9为最好。