專利名稱：啞鈴型仿生纖維的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種啞鈴型仿生纖維的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
基于結(jié)構(gòu)仿生理論，啞鈴型仿生纖維是一種受生物啟發(fā)而制成的性能優(yōu)異的新型仿生纖維的增強體。經(jīng)仿生纖維增強的復(fù)合材料具有優(yōu)異的摩擦性能及機械性能。采用螺旋碳纖維制成復(fù)合材料，經(jīng)試驗研究表明，這種復(fù)合材料具有很高的抗拉強度以及抗沖擊韌性。啞鈴型仿生纖維增強復(fù)合材料由于其端部粗大的結(jié)構(gòu)，有利于應(yīng)力傳遞，使得啞鈴形纖維增強復(fù)合材料基體的最大徑向應(yīng)力低于平直纖維增強復(fù)合材料基體的最大徑向應(yīng)力。并且采用50CrV鋼絲增強錫，測得啞鈴型狀短纖維復(fù)合材料比平直纖維復(fù)合材料的拉伸強度提高了 107%，而理論估算值提高為115%?，F(xiàn)有的仿生纖維加工技術(shù)主要有大電流定型法、噴絲板孔擠壓法、纖維束預(yù)浸帶法、化學(xué)氣相沉積法，這些方法存在著制造工藝復(fù)雜，工作效率不高等諸多問題。對于啞鈴型仿生纖維的制作甚至還是運用手工打結(jié)的方式。效率與精度十分低下。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的仿生纖維制造工藝存在的復(fù)雜、效率低、成本高的缺點，而提供一種機械化、高效率的啞鈴型仿生纖維的生產(chǎn)方法。本發(fā)明的工藝步驟如下將黃麻纖維或棉纖維或竹纖維置于I : I配比的苯甲醇溶液中15小時，其后用溶液濃度為17% g/L的氫氧化鈉浸泡纖維材料I小時做堿處理；然后再置于溫度為100°C的烘干箱中烘干；將上述預(yù)制的纖維材料經(jīng)過臥式纖維編織機，使纖維基于直徑為Imm的細銅絲纏繞，通過控制收線速度與纏繞轉(zhuǎn)速，增大亞麻纖維纏繞的螺旋升角，使亞麻纖維于端部交疊纏繞，形成具有啞鈴型結(jié)構(gòu)的仿生纖維；最后，再將已經(jīng)制備好的啞鈴型仿生纖維進行聚酰胺(PA)的粘結(jié)處理，增強啞鈴型仿生纖維的結(jié)合強度。在調(diào)節(jié)收線速度與纏繞速度的過程中，收線速度為I 2m/min，纏繞速度為286 100Or/mi n ;并且，根據(jù)啞鈴間的間距與長徑比，收線盤的啟動時間與制動時間之比應(yīng)為I. 5 I 10 : I。本發(fā)明生產(chǎn)的啞鈴型仿生纖維具有的特征是啞鈴型仿生纖維中間細小部分的直徑為I. 2 3mm,螺旋升角為30° 65° ,兩端粗大結(jié)構(gòu)處的直徑為10 60mm,啞鈴間距 為5 30cm，長徑比為5 I 15 : I。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較，具有如下優(yōu)點I、本發(fā)明所使用的設(shè)備簡單、操作方便，生產(chǎn)啞鈴型仿生纖維的效率較高。2、生產(chǎn)出的啞鈴型仿生纖維結(jié)合強度好，具有良好的力學(xué)性能和摩擦學(xué)性能。
3、本發(fā)明能有效的提高新型仿生復(fù)合纖維材料的產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，生產(chǎn)成本低、生產(chǎn)效率高，有利于市場的推廣。


圖I為本發(fā)明所制得的啞鈴型仿生纖維的照片。
具體實施例方式本實施例的工藝步驟如下將黃麻纖維或棉纖維或竹纖維置于I : I配比的苯甲醇溶液中15小時，其后用溶液濃度為17g/L的氫氧化鈉浸泡纖維材料I小時做堿處理；然后再置于溫度為100°C的烘干箱中烘干；將上述預(yù)制的纖維材料經(jīng)過臥式纖維編織機，使纖維基于直徑為Imm的細銅絲纏繞，通過控制收線速度與纏繞轉(zhuǎn)速，增大亞麻纖維纏繞的螺旋升角，使亞麻纖維于端部交疊纏繞，形成具有啞鈴型結(jié)構(gòu)的仿生纖維；最后，再將已經(jīng)制備好的啞鈴型仿生纖維進行聚酰胺(PA)的粘結(jié)處理，增強啞鈴型仿生纖維的結(jié)合強度，具體方法是將聚酰胺(PA)加熱至105-115°C使之成為液態(tài)，再將這些液態(tài)的聚酰胺成霧狀噴灑于啞鈴型仿生纖維的表面。在調(diào)節(jié)收線速度與纏繞速度的過程中，收線速度為I 2m/min，纏繞速度為286 100Or/mi n ;并且，根據(jù)啞鈴間的間距與長徑比，收線盤的啟動時間與制動時間之比應(yīng)為
I.5 I 10 : I。本發(fā)明生產(chǎn)的啞鈴型仿生纖維具有的特征是啞鈴型仿生纖維中間細小部分的直徑為I. 2 3mm,螺旋升角為30° 65° ,兩端粗大結(jié)構(gòu)處的直徑為10 60mm,啞鈴間距為5 30cm，長徑比為5 I 15 : I。本發(fā)明生產(chǎn)的啞鈴型仿生纖維結(jié)構(gòu)形態(tài)如圖I所示。實施例I :黃麻纖維直徑為Imm細銅絲直徑為Imm苯甲醇溶液(I I) 500g氫氧化鈉溶液濃度為17g/L聚酰胺200g首先將黃麻纖維置于I : I配比的苯甲醇溶液中15小時，去除表面的淀粉與蠟質(zhì)。其后，將該黃麻纖維置于溶液濃度為17g/L的氫氧化鈉溶液中浸泡I個小時，進行堿處理。然后將進行堿處理的黃麻纖維取出，用蒸餾水進行沖洗，最后置于溫度為100°C的烘干箱中烘干。將預(yù)制好的黃麻纖維進行編織，使用現(xiàn)有的編織機，在放線輥與收線輥處連接好細銅絲，通過電機的帶動，收線輥能帶動銅絲水平左移從而進行收線。然后，將三股黃麻纖維系于銅絲上的一點，調(diào)整外纖維與中心通孔的角度為45°。打開收線輥處電機與法蘭盤處電機，使收線速度為lm/min、纏繞速度為286r/min，當啟動3s后，令收線輥制動ls，而黃麻纖維繞銅絲繼續(xù)纏繞，于端部交疊形成端部增大的結(jié)構(gòu)。其后，按照此周期進行編織。、
將按上述步驟制得的啞鈴型仿生纖維經(jīng)過聚酰胺(PA)的粘結(jié)霧處理，將聚酰胺(PA)加熱至105-115°C使之成為液態(tài)，再將這些液態(tài)的聚酰胺成霧狀噴灑于啞鈴型仿生纖維的表面。按照上述工序所制作出的啞鈴型仿生纖維，其螺旋升角為30°、長徑比為5 I、啞鈴間距為5cm、端部粗大結(jié)構(gòu)處的直徑為10mm。實施例2 竹纖維直徑為Imm細銅絲直徑為Imm苯甲醇溶液(I I) 500g 氫氧化鈉溶液濃度為17g/L聚酰胺200g首先將竹纖維置于I : I配比的苯甲醇溶液中15小時，去除表面的淀粉與蠟質(zhì)。其后，將該竹纖維置于溶液濃度為17g/L的氫氧化鈉溶液中浸泡I個小時,進行堿處理。然后將進行堿處理的竹纖維取出，用蒸餾水進行沖洗，最后置于溫度為100°C的烘干箱中烘干。將預(yù)制好的竹纖維進行編織。使用現(xiàn)有的編織機，在放線輥與收線輥處連接好細銅絲，通過電機的帶動，收線輥能帶動銅絲水平左移從而進行收線。然后，將三股竹纖維系于銅絲上的一點，調(diào)整外纖維與中心通孔的角度為45°。打開收線輥處電機與法蘭盤處電機，使收線速度為2m/min、纏繞速度為1000r/min，當啟動6s后，令收線輥制動ls，而竹纖維繞銅絲繼續(xù)纏繞，于端部交疊形成端部增大的結(jié)構(gòu)。其后，按照此周期進行編織。將按上述步驟制得的啞鈴型仿生纖維經(jīng)過聚酰胺(PA)的粘結(jié)處理，將聚酰胺(PA)加熱至105-115°C使之成為液態(tài)，再將這些液態(tài)的聚酰胺成霧狀噴灑于啞鈴型仿生纖維的表面。按照上述工序所制作出的啞鈴型仿生纖維，其螺旋升角為45°、長徑比為6. 25 I、啞鈴間距為20cm、端部粗大結(jié)構(gòu)處的直徑為32mm。實施例3 棉纖維直徑為0. 5mm細銅絲直徑為Imm苯甲醇溶液(I: I) 500g氫氧化鈉溶液濃度為17g/L聚酰胺200g首先將棉纖維置于I : I配比的苯甲醇溶液中15小時，去除表面的淀粉與蠟質(zhì)。其后，將該棉纖維置于溶液濃度為17g/L的氫氧化鈉溶液中浸泡I個小時,進行堿處理。然后將進行堿處理的棉纖維取出，用蒸餾水進行沖洗，最后置于溫度為100°C的烘干箱中烘干。將預(yù)制好的棉纖維進行編織。使用現(xiàn)有的編織機，在放線輥與收線輥處連接好細銅絲，通過電機的帶動，收線輥能帶動銅絲水平左移從而進行收線。然后，將三股棉纖維系于銅絲上的一點，調(diào)整外纖維與中心通孔的角度為45°。打開收線輥處電機與法蘭盤處電機，使收線速度為I. 5m/min、纏繞速度為286r/min，當啟動5s后，令收線輥制動2. 6s，而黃麻纖維繞銅絲繼續(xù)纏繞，于端部交疊形成端部增大的結(jié)構(gòu)。其后，按照此周期進行編織。將按上述步驟制得的啞鈴型仿生纖維經(jīng)過聚酰胺(PA)的粘結(jié)處理，將聚酰胺(PA)加熱至105-115°C使之成為液態(tài)，再將這些液態(tài)的聚酰胺成霧狀噴灑于啞鈴型仿生纖維的表面。按照上述工序所制作出的啞鈴型仿生纖維，其螺旋升角為30°、長徑比 為10 I、啞鈴間距為12. 5cm、端部粗大結(jié)構(gòu)處的直徑為12. 5mm。
權(quán)利要求
1.一種啞鈴型仿生纖維的生產(chǎn)方法，該方法工藝步驟如下 將黃麻纖維或棉纖維或竹纖維置于I : I配比的苯甲醇溶液中15小時，其后用溶液濃度為17g/L的氫氧化鈉浸泡纖維材料I小時做堿處理； 然后再置于溫度為100°C的烘干箱中烘干； 將上述預(yù)制的纖維材料經(jīng)過臥式纖維編織機，使纖維基于直徑為Imm的細銅絲纏繞，通過控制收線速度與纏繞轉(zhuǎn)速，增大亞麻纖維纏繞的螺旋升角，使亞麻纖維于端部交疊纏繞，形成具有啞鈴型結(jié)構(gòu)的仿生纖維； 最后，再將已經(jīng)制備好的啞鈴型仿生纖維進行聚酰胺的粘結(jié)處理，增強啞鈴型仿生纖維的結(jié)合強度； 在調(diào)節(jié)收線速度與纏繞速度的過程中，收線速度為I 2m/min，纏繞速度為286 1000r/min ;并且，根據(jù)啞鈴間的間距與長徑比，收線盤的啟動時間與制動時間之比應(yīng)為I. 5 : I 10 : I。
2.權(quán)利要求I所述方法生產(chǎn)的啞鈴型仿生纖維,其特征在于啞鈴型仿生纖維中間細小部分的直徑為I. 2 3mm,螺旋升角為30° 65° ,兩端粗大結(jié)構(gòu)處的直徑為10 60mm,啞鈴間距為5 30cm，長徑比為5 I 15 : I。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種啞鈴型仿生纖維的生產(chǎn)方法，該方法是將黃麻纖維或棉纖維或竹纖維置于1∶1配比的苯甲醇溶液中15小時，其后用溶液濃度為17g/L的氫氧化鈉浸泡纖維材料1小時做堿處理；然后再置于溫度為100℃的烘干箱中烘干；將上述預(yù)制的纖維材料經(jīng)過臥式纖維編織機，使纖維基于直徑為1mm的細銅絲纏繞，通過控制收線速度與纏繞轉(zhuǎn)速，增大亞麻纖維纏繞的螺旋升角，使亞麻纖維于端部交疊纏繞，形成具有啞鈴型結(jié)構(gòu)的仿生纖維；再將已經(jīng)制備好的啞鈴型仿生纖維進行聚酰胺的粘結(jié)處理，增強啞鈴型仿生纖維的結(jié)合強度；本發(fā)明能有效的提高仿生復(fù)合纖維材料的產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，生產(chǎn)成本低；生產(chǎn)出的啞鈴型仿生纖維結(jié)合強度好，具有良好的力學(xué)性能和摩擦學(xué)性能。
文檔編號D06M11/38GK102634897SQ20121011190
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月17日
發(fā)明者佟金, 向偉, 姜猛, 方文利, 李俊聰, 王寶剛, 陳東輝, 馬云海, 黃晗 申請人:吉林大學(xué)