[发明专利]一种用于Z箍缩丝阵负载的自适应纤维的用途

说明书

技术领域

本发明属于Z箍缩丝阵负载领域，具体涉及一种用于Z箍缩丝阵负载的自适应纤维的用途。

背景技术

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。

丝阵在驱动装置靶室中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。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于Z箍缩丝阵负载的自适应纤维的用途。

本发明的用于Z箍缩丝阵负载的自适应纤维的用途，所述的自适应纤维原料采用预聚体和扩链剂，预聚体和扩链剂的摩尔比为1:1；所述的预聚体为聚氨酯，聚氨酯由脂肪族低聚物二醇和二异氰酸酯经化学反应生成，脂肪族低聚物二醇与二异氰酸酯的摩尔比为1:2；所述的扩链剂为芳香族二胺。

所述的脂肪族低聚物二醇包括聚酯二元醇、聚醚二醇、聚烯烃二醇、聚碳酸酯二醇中的一种。

所述的低聚物二醇的数均分子量范围为500~10000。

所述的聚酯二元醇为己二酸丁二醇缩聚二醇或聚ε-己内酯二元醇。

所述的聚醚二醇为聚四氢呋喃二醇或四氢呋喃-环氧丙烷二元共聚物二醇。

所述的聚烯烃二醇为聚丁二烯二醇。

所述的二异氰酸酯为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。

所述的芳香族二胺为3,3ˊ-二氯-4,4ˊ二氨基二苯甲烷、对苯二胺、对苯二甲酰胺或二氨基二苯基甲烷中的一种。

本发明的用于Z箍缩丝阵负载的自适应纤维的用途，所述的自适应纤维采用以下步骤制备：

a. 预聚，将低聚物二醇和二异氰酸酯按照1:2的摩尔比进行混合反应，生成两端含有异氰酸酯基的预聚体；

b. 扩链，将有机二胺与步骤a生成的预聚体两端的异氰酸酯基进行化学反应，各预聚体链接成聚氨酯，生成纺丝原液；

c. 纺丝，将步骤b生成的纺丝原液用精确齿轮泵均匀地压入纺丝头，通过喷丝板的小孔挤出，形成纺丝原液细流；

d. 固化丝束，将步骤c生成的纺丝原液细流流入甬道并利用甬道中的高温气体将纺丝原液细流中的溶剂N,N-二甲基甲酰胺从纺丝原液细流中蒸发出来，直至纺丝原液细流凝固成丝；

或将步骤c生成的纺丝原液细流喷入由水和溶剂N,N-二甲基甲酰胺混合而成的凝固浴中，通过纺丝原液细流中溶剂在凝固浴中的扩散，使纺丝原液细流凝固成丝；

e. 最后将各单丝集束、上油，卷绕成丝锭，得到所需。

本发明的用于Z箍缩丝阵负载的自适应纤维具有高回弹性、高应力稳定性，自适应纤维分子主链为软、硬链段的交替结构。脂肪族低聚物二醇形成高弹态软链段，其玻璃化温度远低于室温，软链段之间能够滑移，在外力作用下可以被拉长，软链段赋予纤维高伸长率，其断裂伸长率可达300%~800%；由高对称性的芳香族二异氰酸酯与高对称性的芳香族二胺扩链剂，构成在室温下处于玻璃态或半结晶态、乃至结晶态的硬链段，若干相邻的硬链段通过氢键等分子间相互作用力结合在一起，起到“缔结”点的作用，保证在拉伸过程中只发生软链段的相对运动，避免整个分子链之间产生滑移，赋予纤维高尺寸稳定性（多次拉伸也能保证尺寸稳定）、高回弹率（95%以上）和高应力稳定性（应力随时间的变化很小）。