[发明专利]一种高强高模的对位芳纶纤维及制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种高强高模的对位芳纶纤维及制备方法和应用。所述高强高模的对位芳纶纤维包括以下重量份数的原料：对位芳纶纤维65‑80份、丙酮酸钠18‑25份、乙酰丙酮铁8‑15份、三聚磷酸钠10‑20份、水200‑300份。本发明的对位芳纶纤维通过丙酮酸钠、乙酰丙酮铁和三聚磷酸钠复合后，对对位芳纶纤维进行改性处理得到，原料相容性好；产品具有优异的机械性能，其拉伸强度、初始模量和断裂伸长率均得到了有效提升，且制备得到的对位芳纶纤维可纺性能好，可广泛的用于航天材料制备技术领域，具有较好的经济价值和社会价值。

技术领域

本发明涉及一种对位芳纶纤维，具体是一种高强高模的对位芳纶纤维及制备方法和应用。

背景技术

芳纶，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、绝缘、抗老化、生命周期长等优良性能，广泛应用于复合材料、防弹制品、建材、特种防护服装、电子设备等领域。芳纶中最具实用价值的品种有两个：一是分子链排列呈锯齿状的间位芳纶纤维，我国称之为芳纶1313；一是分子链排列呈直线状的对位芳纶纤维，我国称之为芳纶1414。

对位芳纶纤维是重要的国防军工材料，芳纶纤维被广泛应用于航天工业、国防、汽车工业、防弹衣、通信电缆及运动汽车等方面。但是芳纶纤维机械强度不能满足使用需求，因此需要对其进行改性，目前对位芳纶纤维的改性常采用掺杂无机增强材料的方式，其存在相容性差的缺点，影响对位芳纶纤维的可纺性能。因此，本发明提供一种高强高模的对位芳纶纤维及制备方法和应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强高模的对位芳纶纤维及制备方法和应用，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高强高模的对位芳纶纤维，包括以下重量份数的原料：对位芳纶纤维65-80份、丙酮酸钠18-25份、乙酰丙酮铁8-15份、三聚磷酸钠10-20份、水200-300份。

作为本发明进一步的方案：包括以下重量份数的原料：对位芳纶纤维72-77份、丙酮酸钠20-23份、乙酰丙酮铁11-14份、三聚磷酸钠12-17份、水220-270份。

作为本发明进一步的方案：包括以下重量份数的原料：对位芳纶纤维75份、丙酮酸钠21份、乙酰丙酮铁12份、三聚磷酸钠16份、水255份。

一种高强高模的对位芳纶纤维的制备方法，包括以下步骤：

(1)将丙酮酸钠与100-125份水混合，搅拌均匀，制得丙酮酸钠溶液；将三聚磷酸钠与余量的水混合，搅拌均匀，制得三聚磷酸钠溶液；将乙酰丙酮铁与20-40份质量浓度为65-70％的乙醇混合，搅拌均匀，制得乙酰丙酮铁溶液；

(2)将对位芳纶纤维置于丙酮酸钠溶液中浸渍10-20小时，然后置于-50℃至-30℃下冷冻24-36h，取出后粉碎过筛200-300目；最后置于0℃至5℃下干燥；

(3)将乙酰丙酮铁溶液与三聚磷酸钠溶液混合，搅拌均匀后得到混合液；将对位芳纶纤维置于混合液中浸渍5-10小时，然后置于-80℃至-50℃下冷冻12-20h，取出后粉碎过筛200-300目；最后置于0℃至5℃下干燥；

(4)将上步所得物溶于120-155份质量浓度为98％的浓硫酸溶液中，搅拌均匀；将上步所得物在90-95℃下置于纺丝机纺丝，经过凝固浴、水洗、热处理和卷绕，即得。

作为本发明进一步的方案：步骤(1)将丙酮酸钠与105份水混合，搅拌均匀，制得丙酮酸钠溶液；将三聚磷酸钠与余量的水混合，搅拌均匀，制得三聚磷酸钠溶液；将乙酰丙酮铁与30份质量浓度为68％的乙醇混合，搅拌均匀，制得乙酰丙酮铁溶液。

作为本发明进一步的方案：步骤(2)将对位芳纶纤维置于丙酮酸钠溶液中浸渍16小时，然后置于-40℃下冷冻30h，取出后粉碎过筛250目；最后置于2℃下干燥。