[发明专利]一种包芯纱结构的复合纤维及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种包芯纱结构的复合纤维及其制备方法与应用。所述制备方法包括如下步骤：首先以无捻的尼龙6纤维、尼龙66纤维、涤纶纤维和聚丙烯腈纤维中的一种为内芯纤维材料；然后以一种以上的植物纤维组成外层纤维材料；再用外层纤维材料包覆内芯纤维材料，形成包芯纱；最后将2‑4股包芯纱进行互绕打捻，得到所述包芯纱结构的复合纤维。该复合纤维除了可用来制造船舶轴密封用静环外，还可用来制造其他种类润滑密封部件，其应用范围广，制造简单，原材料成本低，因此具有良好的市场前景和广阔的应用领域。

技术领域

本发明属于纤维材料领域，具体涉及一种包芯纱结构的复合纤维及其制备方法与应用。

背景技术

静环是船舶轴密封装置中最易磨损、工作环境最恶劣、性能要求最高的部分，该材料需要具有高机械强度、适度的吸水性、低吸水膨胀率、优秀的耐摩擦磨损性能、适当的硬度和良好的机加工性能。静环的生产主要采用连续长纤维浸渍树脂，以缠绕编织、热压等工艺成型，纤维是静环材料中的主体组成之一，因此选用何种成分、何种结构的纤维，是决定静环材料性能优劣的关键因素。基于静环性能的特点，生产该产品需选取具有力学性能好(拉伸强度＞70MPa)、吸水性能适中(吸水率＞10％)、摩擦性能好(对45号钢摩擦系数＜0.1)、熔点高(＞200℃)等优点纤维材料。而在现有的静环产品中，没有连续的、有序排列的长纤维或复合纤维作为材料主体，因此，其产品多表现为力学性能差、摩擦受热后易变形、耐摩擦磨损性能低等缺点，无法满足大型船只轴密封系统的使用要求。

包芯纱一般以强力和弹力都较好的合成纤维丝为芯丝，外包棉、毛、粘胶纤维等短纤维一起加捻而纺制成的纱。包芯纱兼有长丝芯纱和外包短纤维的优良性能。比较常见的包芯纱有涤棉包芯纱，它以涤纶长丝为芯纱，外包棉纤维。还有氨纶包芯纱，它是以氨纶长丝为芯纱，外包其他纤维制成的纱线。目前包芯纱已发展到许多种类型，归纳起来有：短纤维与短纤维包芯纱、化纤长丝与短纤维包芯纱、化纤长丝与化纤长丝包芯纱三大类。目前使用较多的包芯纱一般是以化纤长丝为芯纱，外包各种短纤维而形成的一种独特结构的包芯纱。它的芯纱常用的化纤长丝有涤纶长丝、锦纶长丝、氨纶长丝等。外包短纤维有棉、涤棉、涤纶、锦纶、腈纶及毛纤维等。目前国内没有用于船舶轴密封静环材料的生产的纤维材料。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种包芯纱结构的复合纤维的制备方法。

本发明使用了较为常见原料，如纤维素纤维、棉纤维、黄麻纤维、剑麻纤维等植物纤维，一系列均具备优秀的吸水性能、良好的耐磨损性能及较好的强度纤维材料，如尼龙6、尼龙66、涤纶和聚丙烯腈纤维等均有强度高、耐摩擦磨损、硬度好等优点的连续长纤维材料，并且，本发明进一步将多种纤维相结合加工成包芯纱结构复合纤维。使用该复合纤维材料所制备的船舶轴密封材料，具有力学性能好、耐摩擦磨损、热稳定性好并具有适当吸水性等优点，其性能明显优于没有该纤维参与的静环材料，填补了相关领域研究的空白。

本发明的另一目的在于提供由上述制备方法得到的包芯纱结构的复合纤维。

本发明的再一目的在于提供所述一种包芯纱结构的复合纤维的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种包芯纱结构的复合纤维的制备方法，包括如下步骤：

首先以无捻的尼龙6纤维、尼龙66纤维、涤纶纤维和聚丙烯腈纤维中的一种为内芯纤维材料；然后以一种以上的植物纤维，组成外层纤维材料；再用外层纤维材料包覆内芯纤维材料，形成包芯纱；最后将2-4股包芯纱进行互绕打捻，得到所述包芯纱结构的复合纤维。

本发明中，内芯纤维材料为化学合成纤维，具有耐磨性好，强度高，吸水膨胀率低等优点；外层纤维材料是纯天然纤维素纤维，具有优秀的吸水性能，但其耐磨性较差，强度不足，吸水膨胀率较高，因此使用纯天然纤维素纤维制成的产品具有较多缺点；本发明中将内芯纤维和外层纤维混用，能够弥补两类纤维性能上的不足，获得性能优秀的复合纤维。