[发明专利]一种高强力可织造的聚氨酯/高性能纤维复合纱线制造方法

说明书

本发明公开了一种高强力可织造的聚氨酯/高性能纤维复合纱线制造方法，首先对高性能纤维长丝束进行加捻预处理，然后采用甲苯与极性溶剂的混合二元溶剂，通过HIPSE法将聚氨酯混合溶液均匀地涂覆于加捻预处理后的高性能纤维长丝束上。本发明以湿法成型为主结合低温热处理制得聚氨酯/高性能纤维复合纱线，因此能够显著提高复合后纱线的力学性能，同时本发明制备方法工艺简单，设备要求低，操作控制方便，易于实现工业化生产，且应用广泛，可适用于多种纱线样品的制备。

技术领域

本发明涉及纤维新材料技术领域，尤其涉及一种高强力可织造的聚氨酯/高性能纤维复合纱线制造方法。

背景技术

高性能纤维是纤维科学和工程界开发的一批具有高强度、高模量、耐高温性的新一代合成纤维。高性能纤维具有普通纤维没有的特殊性能，主要应用于军工和高科技产业各个领域。然而，我国在高性能纤维的制造与创新方面的一些技术仍然受制于国外，因此，研制新的高性能纤维及其纱线的制备方法具有重要的战略意义和价值。

目前，常用的制备高性能纤维的方法包括化学改性合成法和物理法：其中，化学改性合成虽然能够设计并合成具有良好力学性能的纤维，但是步骤较为繁琐，成本较高，改性效果有限。物理调控方法包括干法成型、湿法成型、熔融成型和成型过程中的热处理等，通过成型方法及过程的调控虽然可以对纤维的力学性能进行有效的调控，但获得的纤维材料力学性能较差。

如西南大学张春华的博士论文《高韧聚氨酯及其复合材料相转变调控机理与性能研究》中提出一种超高分子量聚乙烯(UHMWPE)上涂覆聚氨酯的方法：是将UHMWPE纱线从纱筒上退绕，通过进液装置后，使得UHIMWPE纤维表面带有一定量的聚氨酯混合溶液，经过牵引辊进入凝固浴水槽中，此时，UHMWPE纱线表面所带的聚氨酯复合溶液在凝固浴水槽中通过相转化成型，然后，UHMWPE复合纱线经过牵引辊进入烘干装置中通过溶剂蒸发法固化成型和干燥，最后，依靠卷绕装置将所制备的纱线卷绕成形。该方法中纱线先退绕后卷绕，这个运行过程中对退绕和卷绕装置的速度要求太高，若前后速度不一致会导致纱线的张力不均匀，设备无法连续运行，最后纱线的形态和力学性能不均匀。且纱线浸入凝固浴水槽进行湿法成型的时间较短，聚氨酯尚未完全成型，因而制得的聚氨酯/UHMWPE纤维的力学性能不足。

申请号为CN201310505697.3的专利，公开了一种聚合物长丝表面复合功能纳米粒子的方法，是将聚合物长丝经过功能纳米粒子表面的蛋白化改性、共混溶液的制备、聚合物长丝表面复合共混溶液的形成与厚度的控制、聚合物长丝表面复合共混溶液的相转化初步成型、聚合物长丝表面复合共混溶液的热固化成型得到表面复合功能纳米粒子的聚合物长丝。该方法共混溶液中聚氨酯含量较低使得共混溶液粘度太低，使得所涂覆的聚氨酯在长丝表面分布不够均匀；且该方法中湿法成型的相转化初步成型距离太短，相转化成型和烘干的速度过快，从而导致聚氨酯共混溶液无法均匀地涂覆在纤维上；同时该方法中热处理温度过高，使聚合物纤维的力学性能下降。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的不足，提供一种高强力可织造的聚氨酯/高性能纤维复合纱线制造方法，首先对高性能纤维长丝束进行加捻预处理，然后通过HIPSE法使得聚氨酯混合溶液能够均匀地涂覆在高性能纤维加捻纱上，且不会损坏纤维的力学性能，使复合后的纱线力学性能显著增强。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种高强力可织造的聚氨酯/高性能纤维复合纱线制造方法，包括如下步骤：

S1、高性能纤维长丝束加捻预处理：对高性能纤维长丝束进行加捻，然后进行热定捻处理得到高性能纤维加捻纱；

S2、共混溶液的制备：将热塑性聚氨酯溶解于极性溶剂和甲苯的混合溶剂中，搅拌至形成均相的混合溶液；

S3、混合溶液浸轧：将步骤S1得到的高性能纤维加捻纱以3-20mm/s的速率移动依次经过盛有共混溶液的粗针筒和空的细针筒；