CN110735324B - 抗拉伸线材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及抗拉伸线材及其制备方法。本发明提供抗拉伸线材包括线材本体、固化的柔性修饰材料和节；所述固化的柔性修饰材料覆盖于所述线材本体表面上；所述节由固化在所述线材本体表面上的柔性修饰材料形成。本发明通过在线材表面修饰节状柔性结构，以达到提高结构整体的抗拉伸性能。通过将具有弹性的高分子材料制备在线材表面，形成一系列的椭球微结构阵列。在线材拉伸过程中，这种微结构可以束缚线材的拉伸，从而提高线材的拉伸力学性能。

Description

抗拉伸线材及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种抗拉伸性能优异的线材，本发明还提供一种提高线材抗拉伸性能的方法。
背景技术
线材的应用范围非常广泛，尤其是力学增强的线材料，例如鱼线对其拉伸性能有着很高的要求。因此，通过科学、简单的设计来达到提高线材的拉伸力学性能，对于拓展线材的应用，降低材料的用量，都有着重要的意义。
发明内容
本发明提供一种抗拉伸线材，通过在线材表面修饰节状柔性结构，以提高结构整体的抗拉伸性能。本发明通过将具有弹性的高分子材料制备在线材表面，形成一系列的椭球微结构阵列。在线材拉伸过程中，这种微结构可以束缚线材的拉伸，从而提高线材的拉伸力学性能。
本发明采用如下技术方案：
一种抗拉伸线材，包括线材本体和固化的柔性修饰材料；其中，所述固化的柔性修饰材料覆盖于所述线材本体表面上；进一步地，所述抗拉伸线材还包括节，其是由固化在所述线材本体表面上的柔性修饰材料所形成的。
进一步地，所述节在所述线材本体表面上呈等间距分布或非等间距分布。
进一步地，所述线材本体的材质可选自纤维或金属。其中，所述纤维包括天然纤维和/或合成纤维。进一步地，所述合成纤维可选自涤纶、锦纶(尼龙)、腈纶、氯纶、维纶、氨纶、聚烯烃弹力丝等。
在本发明一些实施例中，所述线材本体的材质选自尼龙66(聚己二酰己二胺)。
本发明所述线材本体可采用本领域常规方法制备，也可市购。
本发明所述线材本体的横截面形状可根据需要进行选择，例如可为圆形、椭圆形、近似圆形或其他不规则形状。
本发明所述线材本体的横截面的直径可根据需要进行选择。
在本发明一些实施例中，所用线材本体的材质为尼龙66，其横截面的半径为0.1-0.2mm。
进一步地，所述柔性修饰材料可选自高分子材料，其在固化前呈可流动状态，或在升温(例如加热)后可以变成可流动状态(或流体)。
进一步地，固化后的所述柔性修饰材料具有一定的弹性，还具有一定的力学性能。
进一步地，所述柔性修饰材料在温度和/或紫外等外界因素作用下，可以固化成固态。
在本发明一些具体实施方式中，所述柔性修饰材料选自硅橡胶、聚酯类胶中的一种或几种。
具体地，所述硅橡胶可选自硅橡胶道康宁184。
具体地，聚酯类胶可选自酚醛树脂。
在本发明一些具体实施方式中，在该柔性修饰材料中还加入适量的固化剂，其作用是使流动的高分子预聚物聚合成固态弹性体。
进一步地，所述固化剂选自道康宁184固化剂。
研究发现，通过合理控制所述柔性修饰材料与所述固化剂的比例，可以改变所述柔性修饰材料固化之后的硬度，以使得固化后的所述柔性修饰材料与所述线材本体的弹性模量最为接近(或差距最小)为佳。
进一步地，所述柔性修饰材料与所述固化剂的重量比为10-120:1；优选为10-1:1。通过上述方法在线材表面修饰了柔性微结构，可以有效提高线材的力学性能。
进一步地，固化在所述线材本体表面上的柔性修饰材料形成节；其中，所述节在所述线材本体表面上呈等间距分布或非等间距分布。进一步地，每相邻两个所述节之间的距离最短者为0.1-20mm，和/或距离最长者为1-50mm。研究发现，通过在所述线材本体表面上形成所述节可以提高所述线材本体的结构拉伸力学性能，并且通过合理控制每相邻两个该节之间的距离能够更好地改变所述线材本体的拉伸力学和柔性。
在本发明一些较佳实施方式中，所述线材本体的材质选自尼龙66，所述柔性修饰材料选自硅橡胶道康宁184。
在本发明一些较佳实施方式中，所述线材本体的材质选自尼龙66，所述柔性修饰材料选自酚醛树脂。
在本发明一些具体实施方式中，覆盖在所述线材本体表面上的所述柔性修饰材料的厚度为10-100um，例如10um、20um、30um、40um、50um、60um、70um、80um、90um、或100um。
在本发明一些具体实施方式中，将呈可流动状态(或流体)的所述柔性修饰材料滴加在所述线材本体的一端，使所述柔性修饰材料基于自身重力沿着所述线材本体表面向另一端(例如向下)运动，固化后覆盖于所述线材本体表面。进一步地，可将所述线材本体的径向方向基本上平行于地面(或将所述线材本体的轴向方向基本上垂直于地面)；也可以使所述线材本体的径向方向与地面呈一定的角度(例如10°-30°左右)，以控制所述柔性修饰材料的流速，从而控制其在所述线材本体表面的覆盖厚度；另外，还可以通过这样的操作或者进一步结合旋转所述线材本体的操作，在所述线材本体表面上形成全包裹或半包裹的固化的柔性修饰材料，或者形成全包裹或半包裹的节。
在本发明一些具体实施方式中，在所述柔性修饰材料的固化过程中可控制工作环境温度和/或进行紫外照射，使该柔性修饰材料加速固化(收缩)。
在本发明一些具体实施方式中，通过上述操作使所述节成椭球状或类似椭球状，和/或，使所述节的远端与该线材本体轴向保持一定的角度，优选夹角为0-50°，优选为20°-30°(例如0°、5°、10°、20°、25°或30°)。
在本发明一些具体实施方式中，通过上述操作使所述节与节之间的间距(指在该线材本体轴向方向上的间距)为0.1-50mm，例如0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.8mm、1mm、10mm、20mm、30mm或40mm、50mm等。
本发明还提供一种提高线材抗拉伸性能的方法，包括：
提供线材本体；
在所述线材本体表面上覆盖柔性修饰材料，并使所述柔性修饰材料在所述线材本体表面上形成节。
优选使所述节在所述线材本体表面上呈等间距分布或非等间距分布。
其中，所述线材本体与柔性修饰材料的具体选择参见上文。
在所述线材本体表面上覆盖该柔性修饰材料的方法以及形成所述节的方法可参见上文。
本发明还包括上述方法制备的抗拉伸线材。
有益效果
本发明在不明显增加线材直径的前提下，提高了线材的拉伸性能增强了力学强度。实验表明，半径0.1mm经过修饰的线材力学性能明显超过半径0.2mm的线材；而且延展性超过了半径0.2mm的线材，断裂力学接近半径为0.2mm的线材。本发明制备方法简便，对于具有广泛应用的线材有着重要的意义。
附图说明
图1表示本发明实施例提高线材抗拉伸性能的方法过程示意图。
图2为本发明实施例1制备的抗拉伸线材的扫描电镜图。
图3分别为本发明实施例2、3制备的抗拉伸线材的扫描电镜图。
图4表示实验1中不同线材的力学性能测试结果。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。
如无特殊指明，以下所用线材本体的材质为尼龙66，其横截面的半径为0.1mm。
以下所用柔性修饰材料为硅橡胶道康宁184，固化剂为道康宁184固化剂。
以下提高线材抗拉伸性能的方法如图1所示。
实施例1
将柔性修饰材料为和固化剂为按10:1的比例混匀，使呈液态的胶水；滴加与线材本体的一端，使该线材本体的径向方向基本平行于地面，使该柔性修饰材料基于自身重力沿着该线材本体表面向下运动，固化后覆盖于该线材本体表面；再次将上述呈液态的胶水滴加与线材本体的一端，使所述线材本体的径向方向与地面呈一定的角度，从而使所述胶水在下降过程中形成节；重复以上操作，直至制得抗拉伸线材。
本实施例制得的抗拉伸线材，覆盖在该线材本体表面上柔性修饰材料的厚度约为20um，节间距约0.5mm。
本实施例制备的抗拉伸线材的扫描电镜图见图2。其中，图2a表示在线材表面的节(设计的凸起结构)，图2b表示该节的局部放大图。
实施例2
与实施例1的区别仅在于：在该柔性修饰材料(呈液态的胶水)基于自身重力沿着该线材本体表面向下运动过程中，仅固化于该线材本体的一侧(半包裹)。本实施例制备的抗拉伸线材的扫描电镜图见图3a。
实施例3
与实施例1的区别仅在于：在该柔性修饰材料(呈液态的胶水)基于自身重力沿着该线材本体表面向下运动过程中，固化于该线材本体的全表面(全包裹)。本实施例制备的抗拉伸线材的扫描电镜图见图3b。
实验1
样品：实施例1制备的抗拉伸线材；线材本体1(与实施例1相同，未覆盖柔性修饰材料)；线材本体2(其材质与实施例1相同，但其横截面的半径为0.2mm)。
对以上样品进行力学性能测试。
实验方法：将线材两端固定在万能拉伸仪上，进行拉伸，拉伸仪记录应力-应变参数。
实验结果见图4，其中，“半径0.1mm，修饰节”表示实施例1制备的抗拉伸线材；“半径0.1mm”表示上述线材本体(与实施例1相同，未覆盖柔性修饰材料)；“半径0.2mm”表示上述线材本体2。
结果表明，实施例1制备的抗拉伸线材都显著优于线材本体1和2。证明在线材本体上设置节显著增加了线材的抗拉伸性能和柔性。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种提高线材抗拉伸性能的方法，其特征在于，包括：
提供线材本体；
在所述线材本体表面上覆盖柔性修饰材料，并使所述柔性修饰材料在所述线材本体表面上形成节；
使所述节在所述线材本体表面上呈等间距分布或非等间距分布；
将呈可流动状态的所述柔性修饰材料滴加在所述线材本体的一端，使所述柔性修饰材料基于自身重力沿着所述线材本体表面向另一端运动，固化后覆盖于所述线材本体表面；覆盖在所述线材本体表面上柔性修饰材料的厚度为10-100µm；
使所述线材本体的径向方向与地面呈一定的角度，以控制所述柔性修饰材料的流速，从而控制其在所述线材本体表面的覆盖厚度；或者，进一步结合旋转所述线材本体的操作，在所述线材本体表面上形成全包裹或半包裹的固化的柔性修饰材料，或者形成全包裹或半包裹的节；
所述线材本体的材质选自尼龙66；所述柔性修饰材料中还含有固化剂，所述柔性修饰材料与所述固化剂的重量比为10-120:1，所述固化剂为道康宁184固化剂；所述柔性修饰材料为硅橡胶道康宁184。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述柔性修饰材料与所述固化剂的重量比为10:1。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每相邻两个该节之间的距离最短者为0.1mm，和/或距离最长者为50mm。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述节成椭球状或类似椭球状，和/或，所述节的远端与该线材本体轴向的夹角为0-50°。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述节的远端与该线材本体轴向的夹角为20°-30°。
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法制得的抗拉伸线材。
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