CN112609292A - 航空航天用芳纶系带及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种航空航天用芳纶系带及其制备方法，所述制备方法包括：1)经线的制备：通过对间位芳纶纤维表面接枝极性含氧基团，得到改性间位芳纶纤维，将得到的改性间位芳纶纤维顺次经过开棉、梳棉、并条、粗纱、细纱和定型工序后，得到经线；2)纬线的制备：将对位芳纶纤维与碳纤维混棉后，顺次经过开棉、梳棉、并条、粗纱、细纱和定型工序后，得到纬线；3)将得到的经线和纬线各自合股定型后，织造成型，并经过后整理，得到航空航天用芳纶系带。实现了具有优越的阻燃性能，且具有更好地机械性能，能够更好地适应恶劣环境下的使用需求的效果。
Description
技术领域
本发明涉及芳纶系带材料领域，具体地，涉及航空航天用芳纶系带及其制备方法。
背景技术
芳纶是一种耐高温的高强高模特种纤维，其具有良好的电绝缘和化学稳定性等性能，因此，随着科技的不断进步，其也被应用于越来越多的领域中。
例如，现有技术中就有采用芳纶制造降落伞的先例，其科适应较为恶劣的环境，且质量相较于普通材料降低了50％，因此，更是为其在航空航天领域的使用提供了广阔的前景。
随着其在航空航天的使用范围的不断增加，对于其机械性能和理化性能等也提出了更高的要求。
发明内容
针对上述现有技术，本发明的目的在于克服现有技术中芳纶系带在航空航天领域中使用时的性能还有一定的局限性的问题，从而提供一种具有优越的阻燃性能，且具有更好地机械性能，能够更好地适应恶劣环境下的使用需求的航空航天用芳纶系带及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明提供了一种航空航天用芳纶系带的制备方法，所述制备方法包括：
1)经线的制备：通过对间位芳纶纤维表面接枝极性含氧基团，得到改性间位芳纶纤维，将得到的改性间位芳纶纤维顺次经过开棉、梳棉、并条、粗纱、细纱和定型工序后，得到经线；
2)纬线的制备：将对位芳纶纤维与碳纤维混棉后，顺次经过开棉、梳棉、并条、粗纱、细纱和定型工序后，得到纬线；
3)将得到的经线和纬线各自合股定型后，织造成型，并经过后整理，得到航空航天用芳纶系带。
优选地，对间位芳纶纤维表面接枝极性含氧基团具体包括：
11)将间位芳纶纤维置于预洗液中进行预清洗，得到预处理后的间位芳纶纤维；
12)在超声震荡条件下，将预处理后的间位芳纶纤维置于二氯甲烷中浸泡，而后顺次加入环氧氯丙烷和氯化铝，反应后得到预制纤维；
13)将得到的预制纤维置于浓度为25-35重量％的氢氧化钠的水溶液中反应1.5-3h后，取出用水清洗至洗液的pH值不高于8，得到改性间位芳纶纤维。
优选地，步骤11)中，所述预洗液为含有除油剂的氢氧化钠的水溶液，且所述预洗液中的除油剂的含量为1-3g/L，氢氧化钠的含量为3-5g/L。
优选地，所述预处理后的间位芳纶纤维与所述二氯甲烷的用量的重量比为1:50-80；
优选地，所述环氧氯丙烷与所述氯化铝的用量的重量比为1:0.5-0.7；
且氯化铝为分3-5次加入，相邻的两次加入过程中的时间间隔为3-5min。
优选地，开棉过程为置于开松机上进行开松，且开棉过程中的环境温度为20-25℃，湿度不低于为65％。
优选地，梳棉过程的参数为：锡林速度为300-350r/min，刺辊速度为750-850r/min，道夫速度为15-20r/min，锡林与盖板五点之间的隔距分别为0.25mm、0.23mm、0.20mm、0.20mm和0.23mm，出条质量为2.4-2.6g/m。
优选地，并条过程采用三道并合的方式，且并条过程中的环境温度为25-30℃，湿度为65-70％。
优选地，粗纱过程的参数为：后牵伸倍数为1.20-1.25，捻度为36-40捻/m，罗拉中心距为50mm×65mm，锭子转速为350-400r/min；
细纱过程的参数为：捻度为950-980捻/m，锭速为6200-6800r/min。
优选地，所述对位芳纶纤维与所述碳纤维的用量的质量比为1:0.1-0.2。
本发明还提供了一种航空航天用芳纶系带，其根据上述所述的制备方法制得。
通过上述技术方案，本发明对间位芳纶纤维表面接枝极性含氧基团后再将其制成经线，有效提高其表面活性，进一步提高整体的结合性能，有效增强整体的机械性能；在此基础上，采用对位芳纶纤维与碳纤维混纺，进一步提高纬线的机械性能。进一步地，采用间位芳纶纤维和对位芳纶纤维各自改性后混编的方式，通过复配的方式修正了单纯的一种芳纶纤维的弊端，有效形成屏障，提高整体的绝热阻燃性能。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明提供的制备方法的流程图。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
如图1所示，本发明提供了一种航空航天用芳纶系带的制备方法，所述制备方法包括：
1)经线的制备：通过对间位芳纶纤维表面接枝极性含氧基团，得到改性间位芳纶纤维，将得到的改性间位芳纶纤维顺次经过开棉、梳棉、并条、粗纱、细纱和定型工序后，得到经线；
2)纬线的制备：将对位芳纶纤维与碳纤维混棉后，顺次经过开棉、梳棉、并条、粗纱、细纱和定型工序后，得到纬线；
3)将得到的经线和纬线各自合股定型后，织造成型，并经过后整理，得到航空航天用芳纶系带。
上述设计通过对间位芳纶纤维表面接枝极性含氧基团后再将其制成经线，有效提高其表面活性，进一步提高整体的结合性能，有效增强整体的机械性能；在此基础上，采用对位芳纶纤维与碳纤维混纺，进一步提高纬线的机械性能。进一步地，采用间位芳纶纤维和对位芳纶纤维各自改性后混编的方式，通过复配的方式修正了单纯的一种芳纶纤维的弊端，有效形成屏障，提高整体的绝热阻燃性能。
当然，这里的接枝过程可以采用本领域技术人员能够理解和使用的方式进行操作，例如，在本发明的一种优选的实施方式中，对间位芳纶纤维表面接枝极性含氧基团具体包括：
11)将间位芳纶纤维置于预洗液中进行预清洗，得到预处理后的间位芳纶纤维；
12)在超声震荡条件下，将预处理后的间位芳纶纤维置于二氯甲烷中浸泡，而后顺次加入环氧氯丙烷和氯化铝，反应后得到预制纤维；
13)将得到的预制纤维置于浓度为25-35重量％的氢氧化钠的水溶液中反应1.5-3h后，取出用水清洗至洗液的pH值不高于8，得到改性间位芳纶纤维。
进一步地，这里为了得到更好的机械性能和阻燃性能，需要对预洗液进行进一步地选择，例如，一种更为优选的实施方式中，步骤11)中，所述预洗液为含有除油剂的氢氧化钠的水溶液，且所述预洗液中的除油剂的含量为1-3g/L，氢氧化钠的含量为3-5g/L。
在本发明的一种更为优选的实施方式中，所述预处理后的间位芳纶纤维与所述二氯甲烷的用量的重量比为1:50-80。
进一步地，所述环氧氯丙烷与所述氯化铝的用量的重量比为1:0.5-0.7；
且氯化铝为分3-5次加入，相邻的两次加入过程中的时间间隔为3-5min。
在本发明的另一优选的实施方式中，开棉过程为置于开松机上进行开松，且开棉过程中的环境温度为20-25℃，湿度不低于为65％。
同样地，为了使处理后的经线和纬线的结构更为稳定，能够更好地编织，梳棉过程的参数为：锡林速度为300-350r/min，刺辊速度为750-850r/min，道夫速度为15-20r/min，锡林与盖板五点之间的隔距分别为0.25mm、0.23mm、0.20mm、0.20mm和0.23mm，出条质量为2.4-2.6g/m。
进一步优选的实施方式中，并条过程采用三道并合的方式，且并条过程中的环境温度为25-30℃，湿度为65-70％。
另一优选的实施方式中，粗纱过程的参数为：后牵伸倍数为1.20-1.25，捻度为36-40捻/m，罗拉中心距为50mm×65mm，锭子转速为350-400r/min；
细纱过程的参数为：捻度为950-980捻/m，锭速为6200-6800r/min。
这里的对位芳纶纤维与所述碳纤维的用量可以进行一定的调整，但是，在本发明的一种优选的实施方式中，为了得到更好的机械性能，所述对位芳纶纤维与所述碳纤维的用量的质量比为1:0.1-0.2。
本发明还提供了一种航空航天用芳纶系带，其根据上述所述的制备方法制得。
通过本发明制得的芳纶系带按照JAR25.853中垂直燃烧试验进行检测，其烧焦长度为31mm，焰燃时间和续燃时间均为0秒，远小于标准中规定的烧焦长度小于8英寸，焰燃时间小于15秒和续燃时间小于5秒的标准。
同时，按照GB/T3923.1检测室温下断裂伸长率为5.2％，在-45℃低温下的断裂伸长率为5.1％，在200℃高温下的断裂伸长率为5.1％，可见其不仅机械性能良好，且具有良好的耐高低温性能，能够适应更恶劣的环境。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.一种航空航天用芳纶系带的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
1)经线的制备：通过对间位芳纶纤维表面接枝极性含氧基团，得到改性间位芳纶纤维，将得到的改性间位芳纶纤维顺次经过开棉、梳棉、并条、粗纱、细纱和定型工序后，得到经线；
2)纬线的制备：将对位芳纶纤维与碳纤维混棉后，顺次经过开棉、梳棉、并条、粗纱、细纱和定型工序后，得到纬线；
3)将得到的经线和纬线各自合股定型后，织造成型，并经过后整理，得到航空航天用芳纶系带。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，对间位芳纶纤维表面接枝极性含氧基团具体包括：
11)将间位芳纶纤维置于预洗液中进行预清洗，得到预处理后的间位芳纶纤维；
12)在超声震荡条件下，将预处理后的间位芳纶纤维置于二氯甲烷中浸泡，而后顺次加入环氧氯丙烷和氯化铝，反应后得到预制纤维；
13)将得到的预制纤维置于浓度为25-35重量％的氢氧化钠的水溶液中反应1.5-3h后，取出用水清洗至洗液的pH值不高于8，得到改性间位芳纶纤维。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤11)中，所述预洗液为含有除油剂的氢氧化钠的水溶液，且所述预洗液中的除油剂的含量为1-3g/L，氢氧化钠的含量为3-5g/L。
4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述预处理后的间位芳纶纤维与所述二氯甲烷的用量的重量比为1:50-80；
优选地，所述环氧氯丙烷与所述氯化铝的用量的重量比为1:0.5-0.7；
且氯化铝为分3-5次加入，相邻的两次加入过程中的时间间隔为3-5min。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，开棉过程为置于开松机上进行开松，且开棉过程中的环境温度为20-25℃，湿度不低于为65％。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，梳棉过程的参数为：锡林速度为300-350r/min，刺辊速度为750-850r/min，道夫速度为15-20r/min，锡林与盖板五点之间的隔距分别为0.25mm、0.23mm、0.20mm、0.20mm和0.23mm，出条质量为2.4-2.6g/m。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，并条过程采用三道并合的方式，且并条过程中的环境温度为25-30℃，湿度为65-70％。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，粗纱过程的参数为：后牵伸倍数为1.20-1.25，捻度为36-40捻/m，罗拉中心距为50mm×65mm，锭子转速为350-400r/min；
细纱过程的参数为：捻度为950-980捻/m，锭速为6200-6800r/min。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述对位芳纶纤维与所述碳纤维的用量的质量比为1:0.1-0.2。
10.一种航空航天用芳纶系带，其特征在于，根据权利要求1-9中任意一项所述的制备方法制得。
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2020
- 2020-11-30 CN CN202011380229.4A patent/CN112609292A/zh active Pending
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