[發明專利]一種包芯紗結構的復合纖維及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 201811010059.3
• 申請日: 2018-08-31
• 公開（公告）號: CN108893819A
• 公開（公告）日: 2018-11-27
• 發明（設計）人: 牛利;王昊宇;韓冬雪;周凱
• 申請（專利權）人: 廣州大學
• 主分類號: D02G3/04
• 分類號: D02G3/04;D02G3/36;D02G3/44
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 雷月華;裘暉

本發明公開了一種包芯紗結構的復合纖維及其制備方法與應用。所述制備方法包括如下步驟：首先以無捻的尼龍6纖維、尼龍66纖維、滌綸纖維和聚丙烯腈纖維中的一種為內芯纖維材料；然后以一種以上的植物纖維組成外層纖維材料；再用外層纖維材料包覆內芯纖維材料，形成包芯紗；最后將2?4股包芯紗進行互繞打捻，得到所述包芯紗結構的復合纖維。該復合纖維除了可用來制造船舶軸密封用靜環外，還可用來制造其他種類潤滑密封部件，其應用范圍廣，制造簡單，原材料成本低，因此具有良好的市場前景和廣闊的應用領域。

技術領域

本發明屬于纖維材料領域，具體涉及一種包芯紗結構的復合纖維及其制備方法與應用。

背景技術

靜環是船舶軸密封裝置中最易磨損、工作環境最惡劣、性能要求最高的部分，該材料需要具有高機械強度、適度的吸水性、低吸水膨脹率、優秀的耐摩擦磨損性能、適當的硬度和良好的機加工性能。靜環的生產主要采用連續長纖維浸漬樹脂，以纏繞編織、熱壓等工藝成型，纖維是靜環材料中的主體組成之一，因此選用何種成分、何種結構的纖維，是決定靜環材料性能優劣的關鍵因素。基于靜環性能的特點，生產該產品需選取具有力學性能好(拉伸強度＞70MPa)、吸水性能適中(吸水率＞10％)、摩擦性能好(對45號鋼摩擦系數＜0.1)、熔點高(＞200℃)等優點纖維材料。而在現有的靜環產品中，沒有連續的、有序排列的長纖維或復合纖維作為材料主體，因此，其產品多表現為力學性能差、摩擦受熱后易變形、耐摩擦磨損性能低等缺點，無法滿足大型船只軸密封系統的使用要求。

包芯紗一般以強力和彈力都較好的合成纖維絲為芯絲，外包棉、毛、粘膠纖維等短纖維一起加捻而紡制成的紗。包芯紗兼有長絲芯紗和外包短纖維的優良性能。比較常見的包芯紗有滌棉包芯紗，它以滌綸長絲為芯紗，外包棉纖維。還有氨綸包芯紗，它是以氨綸長絲為芯紗，外包其他纖維制成的紗線。目前包芯紗已發展到許多種類型，歸納起來有：短纖維與短纖維包芯紗、化纖長絲與短纖維包芯紗、化纖長絲與化纖長絲包芯紗三大類。目前使用較多的包芯紗一般是以化纖長絲為芯紗，外包各種短纖維而形成的一種獨特結構的包芯紗。它的芯紗常用的化纖長絲有滌綸長絲、錦綸長絲、氨綸長絲等。外包短纖維有棉、滌棉、滌綸、錦綸、腈綸及毛纖維等。目前國內沒有用于船舶軸密封靜環材料的生產的纖維材料。

發明內容

為解決現有技術的缺點和不足之處，本發明的首要目的在于提供一種包芯紗結構的復合纖維的制備方法。

本發明使用了較為常見原料，如纖維素纖維、棉纖維、黃麻纖維、劍麻纖維等植物纖維，一系列均具備優秀的吸水性能、良好的耐磨損性能及較好的強度纖維材料，如尼龍6、尼龍66、滌綸和聚丙烯腈纖維等均有強度高、耐摩擦磨損、硬度好等優點的連續長纖維材料，并且，本發明進一步將多種纖維相結合加工成包芯紗結構復合纖維。使用該復合纖維材料所制備的船舶軸密封材料，具有力學性能好、耐摩擦磨損、熱穩定性好并具有適當吸水性等優點，其性能明顯優于沒有該纖維參與的靜環材料，填補了相關領域研究的空白。

本發明的另一目的在于提供由上述制備方法得到的包芯紗結構的復合纖維。

本發明的再一目的在于提供所述一種包芯紗結構的復合纖維的應用。

本發明目的通過以下技術方案實現：

一種包芯紗結構的復合纖維的制備方法，包括如下步驟：

首先以無捻的尼龍6纖維、尼龍66纖維、滌綸纖維和聚丙烯腈纖維中的一種為內芯纖維材料；然后以一種以上的植物纖維，組成外層纖維材料；再用外層纖維材料包覆內芯纖維材料，形成包芯紗；最后將2-4股包芯紗進行互繞打捻，得到所述包芯紗結構的復合纖維。

本發明中，內芯纖維材料為化學合成纖維，具有耐磨性好，強度高，吸水膨脹率低等優點；外層纖維材料是純天然纖維素纖維，具有優秀的吸水性能，但其耐磨性較差，強度不足，吸水膨脹率較高，因此使用純天然纖維素纖維制成的產品具有較多缺點；本發明中將內芯纖維和外層纖維混用，能夠彌補兩類纖維性能上的不足，獲得性能優秀的復合纖維。