[發(fā)明專利]具有梯度屬性的中空纖維及其制造方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201210530067.7 | 申請日： | 2012-12-10 |
| 公開（公告）號： | CN103160941B | 公開（公告）日： | 2017-04-05 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | T·K·措齊斯 | 申請（專利權(quán)）人： | 波音公司 |
| 主分類號： | D01D5/24 | 分類號： | D01D5/24;D01F9/14 |
| 代理公司： | 北京紀凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11245 | 代理人： | 趙蓉民 |
| 地址： | 美國伊*** | 國省代碼： | 暫無信息 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 具有 梯度 屬性 中空 纖維 及其 制造 方法 | ||
1.一種中空纖維，其包括：
內(nèi)體積部分（44），其包括：
具有多個納米結(jié)構(gòu)（54）和一個或更多個第一聚合物的第一核心部分（45）；
一個或更多個中空的第二核心部分（47），所述第一核心部分（45）接觸并包圍所述一個或更多個中空的第二核心部分（47）；和
具有一個或更多個第二聚合物的外體積部分（80），所述外體積部分（80）接觸并完全包圍所述內(nèi)體積部分（44），
其中所述內(nèi)體積部分（44）的拉伸模量和強度中的至少一個高于所述外體積部分（80）的拉伸模量和強度中的至少一個。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中空纖維，其中所述一個或更多個第一聚合物和所述一個或更多個第二聚合物均包括含有聚丙烯腈PAN、瀝青、聚苯硫醚PPS、纖維膠、纖維素、聚偏二氯乙烯PVDC、聚乙烯醇PVA或其組合的聚合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的中空纖維，其中所述中空纖維包括中空碳纖維或中空碳基纖維。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的中空纖維，其中所述納米結(jié)構(gòu)包括碳納米結(jié)構(gòu)、納米管、碳納米管、埃洛石納米管或氮化硼納米管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的中空纖維，其中所述中空纖維具有梯度屬性，所述梯度屬性從所述內(nèi)體積部分（44）中較高的拉伸模量和/或強度變化到所述外體積部分（80）中較低的拉伸模量和/或強度，并導(dǎo)致所述中空纖維在纖維基質(zhì)界面處對微裂縫形成具有改進的抗耐性。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的中空纖維，其中所述一個或更多個中空的第二核心部分（47）包括在所述中空纖維的長度上延伸的單個中空的第二核心部分配置（90）。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的中空纖維，其中所述一個或更多個中空的第二核心部分（47）包括在所述中空纖維的長度上延伸以形成海中島嶼式配置的多個中空的第二核心部分配置（53）。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項所述的中空纖維，其中所述一個或更多個中空的第二核心部分（47）由逸散性聚合物（28）形成，所述逸散性聚合物在前體纖維（31）轉(zhuǎn)變到所述中空纖維期間消失。
9.一種制造在纖維基質(zhì)界面處對微裂縫形成具有改進的抗耐性的中空纖維的方法，所述方法包括：
在第一溶劑（112）中混合多個納米結(jié)構(gòu)（54）、一個或更多個第一聚合物和可與所述納米結(jié)構(gòu)和所述一個或更多個第一聚合物分離的逸散性聚合物（28），以便形成內(nèi)體積部分混合物（114）；
在第二溶劑（116）中混合一個或更多個第二聚合物，以便形成外體積部分混合物（118）；
紡絲所述內(nèi)體積部分混合物和所述外體積部分混合物，并且從所述內(nèi)體積部分混合物析出所述逸散性聚合物，以便形成前體纖維（31）；
加熱所述前體纖維（31）以便氧化所述前體纖維并改變所述前體纖維的分子鍵結(jié)構(gòu)；和
獲得中空纖維，所述中空纖維包括：
具有第一核心部分（45）的內(nèi)體積部分（44），其中所述納米結(jié)構(gòu)和所述一個或更多個第一聚合物被定向在平行于所述中空纖維的縱向軸線的方向，所述內(nèi)體積部分（44）進一步具有一個或更多個中空的第二核心部分（47），所述第一核心部分（45）接觸并包圍所述一個或更多個中空的第二核心部分，和
具有所述一個或更多個第二聚合物的外體積部分（80），所述外體積部分（80）接觸并完全包圍所述內(nèi)體積部分（44），
其中所述內(nèi)體積部分（44）的拉伸模量和強度中的至少一個高于所述外體積部分（80）的拉伸模量和強度中的至少一個，導(dǎo)致所述中空纖維在纖維基質(zhì)界面處對微裂縫形成具有改進的抗耐性。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述一個或更多個第一聚合物和所述一個或更多個第二聚合物均包括含有聚丙烯腈PAN、瀝青、聚苯硫醚PPS、纖維膠、纖維素、聚偏二氯乙烯PVDC、聚乙烯醇PVA或其組合的聚合物。
11.根據(jù)權(quán)利要求9和10所述的方法，其中所述第一溶劑（112）和所述第二溶劑（116）均包括含有二甲基乙酰胺DMAc、二甲基甲酰胺DMF、二甲亞砜DMSO、二甲基砜DMSO2、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯PPC、氯乙腈、磷酸二甲酯DDVP或乙酸酐Ac2O的溶劑。
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