CN101244902A - 一种混凝土增强用荧光纤维及制备和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种混凝土增强用荧光纤维及制备方法和应用；荧光纤维，由高分子聚合物的纤维材料制成，单丝纤度20～5000dtex，含有荧光物质2～15％；制备包括：a：原料的溶胀阶段；b：冻胶纺丝阶段；c：萃取拉伸阶段；本发明应用在混凝土增强或夜光安全标志织物和防撞的发光标志方面。本发明荧光纤维亮度、强度和模量高。其制备操作简单，适合工业化生产。

Description

一种混凝土增强用荧光纤维及制备和应用
技术领域
本发明属纺织领域，特别是涉及一种混凝土增强用荧光纤维及制备和应用。
背景技术
发光材料在纺织品上的应用主要用涂料印花或染色，以及涂层处理以及纺制纤维等方法。其缺点是耐久性差，不耐摩擦，不耐洗涤，用途受到限制。现有的荧光纤维一般用荧光染料、颜料或发光材料在化纤制造过程中加入纤维中，例如中国发明专利公开说明书(CN1092119A，申请号9310255.8)中所述的一种有价证券、证件等所用防伪纸张中的安全纤维，这种纤维用荧光材料(含量为0.3～6.0％)与聚乙烯醇等聚合物混合后纺丝，这样制成的纤维一般为短纤维。用现有技术生产荧光纤维，纤维内发光材料含量不能过高，如不能超过6％，否则在纺丝中会产生难以解决的困难。但是这一浓度不足以获得较高辉光度，而且即使发光材料浓度不超过6％，该纤维也难以制成可直接用于织造的长丝，而且这种纤维的强度和加工性能较差，不能用作纺织原料。本发明目的是提供一种可直接用于织造或者混凝土增强的荧光纤维，其加工性能适用于一般织造设备，其在纺织品上的用途比发光涂料更广。冻胶纺丝方法，由于用双螺杆等方法挤出，且初生纤维是比较粗的纤维，在经过多倍拉伸后才能制备合适纤度的纤维，从喷丝头挤出时比普通纤维具有更大的孔径，因此可以纺制含有较多的荧光粉体材料的纤维，使纤维具有较高的荧光物质含量，纤维的亮度较高。同时多倍拉伸使纤维具有较高的强度和模量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种混凝土增强用荧光纤维及其制备和应用，该纤维亮度、强度和模量高。其制备操作简单，适合工业化生产。
本发明的一种混凝土增强用荧光纤维，由高分子聚合物的纤维材料制成，单丝纤度20～5000dtex，含有荧光物质2～15％，
所述的高分子量的纤维材料选自：聚乙烯醇，超高分子量聚乙烯，聚丙烯，聚丙烯腈；
所述的荧光物质选自：稀土元素铕，铝酸锶。
本发明的一种混凝土增强用荧光纤维的制备方法，包括如下步骤：
a：原料的溶胀
聚乙烯醇(PVA)或者超高分子量聚乙烯(UHWPE)，聚丙烯(UHWPP)，聚丙烯腈(PAN)的粉末或粒料，加入溶剂，溶胀时间：5～60分钟，温度15℃～120℃。
b：冻胶纺丝
采用双螺杆挤出机将经溶胀的高聚物充分溶解，加入2～15％的荧光粉经增压泵、计量泵、纺丝组件挤出后，在冷冻液中形成冻胶丝。双螺杆各区温度：110～210℃，凝固冷却液温度：0～15℃。
C：萃取拉伸阶段：在本阶段，荧光冻胶丝经超声波萃取、热风干燥、多级拉伸、及定型，形成高强高模的荧光纤维。其工艺技术方案是：一级拉伸比：2.5～4.8倍，拉伸温度：40～150℃，拉伸速度：30～160米/分；萃取液采用甲醇、乙醇、汽油、丙酮水溶液、其浓度：50～60％，萃取时间3～15分钟，萃取形式：纤维在张紧状态进入萃取浴槽，由超声波进行振荡；二级拉伸比：2.8～6倍，拉伸温度：80～150℃，三级拉伸比：3～5倍，拉伸温度：90～170℃，热风定型：110～200℃。
步骤(1)所述溶剂为二甲基亚砜、己二酸、白油或亚硝酸丙三酸。
步骤(1)所述溶液和溶质的百分比浓度为8～30％，
本发明的一种混凝土增强用荧光纤维在夜光安全标志织物或防撞的发光标志方面的应用。
本发明的技术方案实现过程可用下列工艺流程来阐述：
高聚物粉末或颗粒料→溶胀釜→中间桶→双螺杆→增压泵(连过滤器)→计量泵→纺丝组件→冷凝浴→一道拉伸机→萃取浴槽(连接超声波)→二道拉伸机→热风干燥箱→三道拉伸机→热风箱→四道拉伸机→热箱→五道拉伸机→碾压成形机→热定型箱。采用冻胶纺丝成形法，可以制取高强高模的纤维，同时纤维中含有较高浓度的荧光粉，具有光源消失后可以自己发光的功能。
有益效果
采用冻胶纺丝成形法，可以制取高强高模的纤维，同时纤维中含有较高浓度的荧光粉，具有光源消失后可以自己发光的功能。
采用冻胶纺丝方法，荧光纤维具有比常规纺丝要好的强度和模量，并且不用做成如中国专利(CN 1328177A)中那样的皮芯结构，简化了制造工艺，提高了发光亮度。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
原料：聚乙烯醇粉料、聚合度1750，荧光粉∶聚乙烯醇粉料wt(6∶94)％。
溶剂：二甲基亚砜、溶胀时间10分钟，温度：50℃，双螺杆温度，一段区：170℃；二段区：175℃；三段区：180℃。
增压泵温度，165℃、压力80kg/cm2。纺丝组件压力，70kg/cm2。
凝固浴温度，-1℃。一级拉伸倍率：2.6，拉伸温度：50℃。拉伸速度：45m/mm。萃取液：无水甲醇，萃取保留时间3分钟。二级拉伸比：2.9倍，拉伸温度：85℃；三级拉伸比3.5倍，拉伸温度：115℃。热风定型115℃，制得PVA单丝，直径：0.45mm，强度：4.5cN/dtex；模量38cN/dtex；伸长：14％。
实施例2
原料：聚乙烯粉料，分子量：2×106。荧光粉∶聚乙烯粉料wt(10∶90)％。
溶剂：白油。溶胀百分比浓度：10％，溶胀时间45分钟，温度：100℃。
双螺区温度：一段区：175℃；二段区：185℃；三段区188℃。
增压泵温度：170℃，压力85kg/cm。
纺丝组件压力：75kg/cm2。
凝固浴温度：-6℃。一级拉伸倍率：2.75，拉伸温度：65℃，拉伸速度：60m/min。萃取液：二甲苯，萃取保留3.5时间分钟。二级拉伸比：2.95倍，拉伸温度：95℃，三级拉伸比3.4倍，拉伸温度：135℃。热风定型：125℃。制得纤维强度：13cN/dtex；模量：32cN/dtex；伸长：3％。
实施例3
原料：聚丙烯粉料，分子量1×106。荧光粉∶聚丙烯粉料wt(8∶92)％。
溶剂：白油。溶胀百分比浓度：9％，溶胀时间：20分钟。
温度：120℃。
双螺杆温度：一段区：180℃；二段区190℃；三段区：185℃。
增压泵温度：175℃，压力90kg/cm2。纺丝组件压力：80kg/cm2。凝固浴温度：-7℃。一级拉伸倍率：2.5倍，拉伸温度：70℃，拉伸速度：58m/min。萃取液：汽油：萃取停留时间：3分钟。二级拉伸比：2.85倍，拉伸温度：95℃；三级拉伸比：3.5倍，拉伸温度：140℃。热风定型：135℃，制得纤维强度：11cN/dtex，模量：34cN/dtex，伸长：5％。
实施例4
a：原料的溶胀阶段：
原料：高聚物包括聚乙烯醇(PVA)或者超高分子量聚乙烯(UHWPE)，聚丙烯(UHWPP)，聚丙烯腈(PAN)的粉末或粒料，溶剂为二甲基亚砜、己二酸、白油或亚硝酸丙三酸；按重量比，溶液和溶质的百分比浓度为20％，溶液由所述三种溶剂，上述三种高聚物粉料或颗粒料溶质制得，溶胀时间：30分钟，温度100℃；
b：冻胶纺丝阶段：
采用双螺杆挤出机将经溶胀的高聚物充分溶解，加入10％的荧光粉经增压泵、计量泵、纺丝组件挤出后，在冷冻液中形成冻胶丝；双螺杆各区温度：150℃，凝固冷却液温度：＜10℃；
c：萃取拉伸阶段：
荧光冻胶丝经超声波萃取、热风干燥、多级拉伸、及定型，形成高强高模的荧光纤维；其工艺技术方案是：一级拉伸比：3倍，拉伸温度：100℃，拉伸速度：100m/min；萃取液采用甲醇、乙醇、汽油、丙酮水溶液、其浓度：55％，萃取时间12分钟，萃取形式：纤维在张紧状态进入萃取浴槽，由超声波进行振荡；二级拉伸比：4倍，拉伸温度：100℃，三级拉伸比：4倍，拉伸温度：120℃，热风定型：180℃。

Claims (8)

1. 一种混凝土增强用荧光纤维，由高分子聚合物的纤维材料制成，单丝纤度20～5000dtex，含有荧光物质2～15％。
2. 如权利要求1所述的一种混凝土增强用荧光纤维，其特征在于：所述的高分子量的纤维材料为聚乙烯醇，超高分子量聚乙烯，聚丙烯或聚丙烯腈。
3. 如权利要求1所述的一种混凝土增强用荧光纤维，其特征在于：所述的荧光物质为稀土元素铕或铝酸锶。
4. 一种混凝土增强用荧光纤维的制备方法，包括如下步骤：
a：原料的溶胀
聚乙烯醇或超高分子量聚乙烯、聚丙烯，聚丙烯腈的粉末或粒料，加入溶剂，溶胀5～60分钟，15℃～120℃；
b：冻胶纺丝
用双螺杆挤出机将经溶胀的高聚物充分溶解，加入2～15％的荧光粉经增压泵、计量泵、纺丝组件挤出后，在冷冻液中形成冻胶丝。双螺杆各区温度：110～210℃，凝固冷却液温度：0～15℃；
C：萃取拉伸
荧光冻胶丝经超声波萃取、热风干燥、多级拉伸、及定型；
一级拉伸比：2.5～4.8倍，拉伸温度：40～150℃，拉伸速度：30～160米/分；萃取时间3～15分钟，萃取形式：纤维在张紧状态进入萃取浴槽，由超声波进行振荡；
二级拉伸比：2.8～6倍，拉伸温度：80～150℃，三级拉伸比：3～5倍，拉伸温度：90～170℃，热风定型：110～200℃。
5. 一种混凝土增强用荧光纤维的制备方法，其特征在于：步骤(a)所述溶剂为二甲基亚砜、己二酸、白油或亚硝酸丙三酸。
6. 一种混凝土增强用荧光纤维的制备方法，其特征在于：步骤(a)所述溶液和溶质的百分比浓度为8～30％。
7. 一种混凝土增强用荧光纤维的制备方法，其特征在于：步骤(c)萃取液为50～60％甲醇、乙醇、汽油或丙酮水溶液。
8. 一种混凝土增强用荧光纤维在夜光安全标志织物或防撞的发光标志方面的应用。
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