[發明專利]高強高韌纖維材料的制備方法

在審

• 申請號: 202210319959.6
• 申請日: 2022-03-29
• 公開（公告）號: CN114592344A
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 陳鳳翔;邢桐賀;何安南;翟麗莎;駱宇新;劉欣;徐衛林
• 申請（專利權）人: 武漢紡織大學
• 主分類號: D06M13/148
• 分類號: D06M13/148;D06M11/20;D06M10/06;D06M10/08;D06M101/10;D06M101/06;D06M101/36;D06M101/34
• 代理公司: 武漢卓越志誠知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42266
• 代理人: 何京晶

本發明提供了一種高強高韌纖維材料的制備方法，包括以下步驟：S1、纖維預處理；S2、高強高韌纖維材料的制備；將步驟S1中經預處理后的纖維置于真空室中，在一定的實驗條件下，依次向真空室內注入第一前驅體和第二前驅體，使第二前驅體與纖維以化學鍵的方式進行結合，最終制得內部含有新型網狀大分子鏈結構的高強高韌纖維材料。通過上述方式，可向不同的纖維內引入不同的適配性金屬，實現了對纖維修飾過程進行精準調控的目的，并能在提升纖維的強度和韌性的同時賦予纖維新的性能，制得的纖維材料可滿足不同工業生產的需求，上述方法具有原料來源廣、制備方法簡單且應用價值高的優勢。

技術領域

本發明涉及高性能纖維及其制備技術領域，尤其涉及一種高強高韌纖維材料的制備方法。

背景技術

纖維是天然或人工合成的細絲狀物質，具體包括天然纖維材料、人造纖維、通用合成纖維以及高性能合成纖維。纖維及其復合材料，由于其自身獨特的性質和易于進行修飾而廣泛應用于各個領域，如紡織、航天、軍工、建筑、醫用、生物、食品等領域。將纖維及其復合材料應用于不同領域中時，通常都對纖維的韌性和強度有獨特的要求，纖維的韌性和強度的不平衡制約著纖維在實際中的進一步應用。

現有技術中，通常通過纖維材料基體的分子結構設計、共混等策略或在纖維的表面進行設計和調控來增強纖維的強度和韌性。中國專利申請號201610896069.6，公開日期為2017年2月1日，發明名稱為“一種提高纖維拉伸力學性能的方法”，該方法以對苯二異氰酸酯和乙二胺作為前驅體，采用原子層沉積技術在纖維表面沉積聚氨酯薄膜，由于原子層沉積技術優異的保形性，能有效減少原有纖維的缺陷，增強纖維的拉伸力學性能。中國專利申請號202110531531.3，公開日期為2021年7月13日，發明名稱為“一種兼具高強高韌復合性能的高性能纖維材料及其制備方法”的發明專利申請中利用纖維直接氟化處理后在纖維材料表面引入C-F活性點，然后在纖維材料表面化學接枝一系列基團或化合物，在纖維材料表面生成與基體材料具備反應活性的軟質多孔泡沫層，以此實現復合材料力學強度和韌性的提高。中國專利申請號201510476570.2，公開日期為2015年11月18日，發明名稱為“一種增強天然蛋白纖維拉伸力學性能的方法”，上述方案中將天然蛋白纖維經預處理后將銨鹽分子嵌入天然蛋白纖維中，再將上述纖維清洗、微牽伸和熱定型后得到拉伸力學性能增強的天然蛋白纖維，最終在纖維表面沉積了具有一定厚度的聚氨酯薄膜，以此提高纖維的強度和韌性。上述技術方案雖然可提升纖維的強度和韌性，但仍只能單一地提高纖維的強度或韌性，或者雖然可以同時提高纖維的強度和韌性，但由于是在纖維的表面修飾化合物來實現的，難免會存在因修飾的化合物與纖維之間附著力不強而脫落的問題，且不能從本質上來同時提升纖維的強度和韌性。

有鑒于此，有必要設計一種改進的高強高韌纖維材料的制備方法，以解決上述問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高強高韌纖維材料的制備方法。

為實現上述發明目的，本發明提供了一種高強高韌纖維材料的制備方法，包括以下步驟：

S1、纖維預處理；

將纖維置于一定比例的清洗液中，在室溫下進行超聲清洗除去纖維表面的雜質；

S2、高強高韌纖維材料的制備；

將步驟S1中經預處理后的所述纖維置于真空室中進行第一次真空處理后，向真空室內注入第一前驅體，使第一前驅體與所述纖維充分反應，反應結束后，進行第二次真空處理；然后，向真空室內注入第二前驅體，反應結束后，再進行第三次真空處理，重復以上步驟即可制得高強高韌纖維材料。

優選地，在步驟S2中，所述第一次真空處理、所述第二次真空處理以及所述第三次真空處理的溫度為60～100℃。

優選地，在步驟S2中，所述第一前驅體與所述纖維的反應時間為12～40s。

優選地，在步驟S2中，所述第二前驅體與所述纖維的反應時間為8～25s。