一种碳化硅纤维增强混纺面料及其制备方法与流程

本发明涉及面料，具体为一种碳化硅纤维增强混纺面料及其制备方法。

背景技术：

1、碳化硅纤维是以碳和硅为主要组分的一种陶瓷纤维，这种纤维具有良好的高温性能、高强度、高模量和化学稳定性，有良好的耐化学品腐蚀性，且具有半导体性质。主要用于增加金属和陶瓷，制成耐高温的金属或陶瓷基复合材料。因其具有良好性能，已在尖端科技领域，例如航空航天、火箭发动机、核聚变炉等方面开放应用。现在，人们的目光已经将碳化硅纤维放在了民品方向的应用，想作为增强混纺的材料应用进面料的制作之中。

2、虽然碳化硅具有非常好的耐高温耐腐蚀性能，但作为日常用品的材料，加入面料之中，碳化硅纤维的缺点也暴露的很明显。首先，作为日常生活中的面料需要有保温吸湿的功能。现如今的面料不仅仅有这些基础的功能，为了满足对复合材料的需求，抗静电与抗菌也是可以涉及的方面。要使得新研制的面料具有与其他普通面料的竞争性，就必须提高其功能性。碳化硅纤维本身具有耐高温耐腐蚀的优点，再利用其他复合物纤维进行混纺，可以制得性能全面的新面料。因此，本发明制备了一种碳化硅纤维增强混纺面料及其制备方法，以满足这些需求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种碳化硅纤维增强混纺面料及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种碳化硅纤维增强混纺面料，所述碳化硅纤维增强混纺面料由改性树脂纤维包裹在改性碳化硅纤维外侧，形成类核壳结构纤维，并施压复合，再经编织制得。

3、进一步的，所述改性碳化硅纤维由碳化硅纤维、2-氨乙基胺甲基三乙氧基硅烷、戊二醛制得。

4、进一步的，所述改性树脂纤维由抗静电改性剂与聚酯原料、去离子水、分散剂、湿润剂、增稠剂熔融改性，得改性树脂切片，再采用“c”型喷丝孔熔融挤出制得c型改性树脂纤维。

5、进一步的，所述抗静电改性剂由甲基丙烯酸羟乙酯、三氯磷酸、2,5-双(烯丙氧基)对苯二甲酰肼、3-氨基苄胺制得。

6、进一步的，一种碳化硅纤维增强混纺面料的制备方法，包括以下制备步骤：

7、(1)将10～15份的戊二醛溶于158份的无水乙醇中，在氮气保护下，升温至65～72℃，加入13～20份预改性碳化硅纤维，反应4～6h后，冷至室温，取出碳化硅纤维，80℃烘干6h，得改性碳化硅纤维；

8、(2)将5-10份三氯氧磷置于容器中，升温至20℃-30℃，调整搅拌速度为60～100rpm，加入6-12份甲基丙烯酸羟乙酯，再升温至50℃，保温保持2h后，加入15～22份去离子水，升温至60℃，保温反应1h后，于真空度0.06mpa、90℃蒸馏4h，得磷酸酯化合物；

9、(3)将1～2份中间物a、0.2～0.5份氢氧化锂、20～30份乙醇、2～5份3-氨基苄胺搅拌溶解后，反应30～60min后，加入1.3份质量分数为37.5％的盐酸，搅拌均匀后，过滤，取滤液，再于室温、200～300rpm搅拌4h，滤出结晶，取滤液，升温至80～90℃，继续搅拌浓缩至原来体积的0.2～0.5倍，冷却至室温，滤出结晶，合并两次结晶，再置于5～10份乙酸乙酯，80℃反应20min后，过滤，取固体，得中间物b；

10、(4)将0.04～0.08份中间物b、0.02～0.03份十六烷基三甲基溴化铵、8份去离子水、1.2份0.5mol/l盐酸、1.2～1.5份0.5mol/l过硫酸铵水溶液，静置反应24h，抽滤，取滤物，分别用去离子水和丙酮洗涤2～3次，真空度0.08mpa、65℃干燥48h，得抗静电改性剂；

11、(5)将3-5份抗静电改性剂、20份聚酯原料、10份去离子水、分散剂0.2-0.8份、湿润剂0.15-0.35份、增稠剂3-8份混合，于160～180℃熔融挤出，得改性聚酯切片，再采用“c”型中空纤维喷丝头，于220～240℃熔融挤出，得改性树脂纤维；将改性碳化硅纤维放入改性树脂纤维之中，将温度升高至80℃，保持压力为0.5mpa，保压6h后获得复合纤维；最后再将纤维编织成克重为300-500g/m2的碳化硅纤维增强混纺面料。

12、进一步的，步骤(1)所述预改性碳化硅纤维的制备方法为：将1份碳化硅纤维、28份无水乙醚混合，400～600w超声30min，加入0.1～0.5份的2-氨乙基胺甲基三乙氧基硅烷，继续超声2h，然后加入0.1～0.5份的无水乙醇，升温至30℃，反应4～6h后，取出碳化硅纤维，45℃烘干6h。

13、进一步的，所述碳化硅纤维的直径为15μm。

14、进一步的，步骤(3)所述中间物a的制备方法为：将6～9份磷酸酯化合物、12～20份2,5-双(烯丙氧基)对苯二甲酰肼、0.05～0.16份偶氮二异丁腈、40～50份n-甲基吡咯烷酮搅拌混合均匀后，60～90℃反应12～20h后，再升温至140℃，真空度1～5pa下浓缩至无液体。

15、进一步的，步骤(5)所述分散剂为聚丙烯酸钠盐、湿润剂为聚氧乙烯醚、增稠剂为碱溶胀型增稠剂。

16、进一步的，步骤(5)所述改性树脂纤维直径为25μm。

17、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

18、本发明将抗静电改性剂与聚酯原料等熔融挤出，获得改性聚酯切片，再经熔融挤出获得c型改性树脂纤维，并包裹在改性碳化硅纤维表面，形成类核壳结构纤维，并施压复合，提高纤维间的嵌合程度，再经编织形成面料，以实现保温、抗菌、抗静电的效果。

19、首先，本发明利用2-氨乙基胺甲基三乙氧基硅烷的硅氧键接枝于碳化硅纤维表面，再利用戊二醛连接相邻的氨基，从而在纤维表面形成多孔的有机薄膜，可以贮存更多的静止空气，有效地提高面料的保温性能，同时，合成的席夫碱结构能够大大提高碳化硅纤维的抗菌性，使面料实现抗菌效果；此外，改性碳化硅纤维再与改性树脂纤维施压复合过程中，纤维间以氢键键合，加强嵌合程度，以增益抗菌效果。

20、其次，本发明中的抗静电改性剂由甲基丙烯酸羟乙酯、三氯磷酸、2,5-双(烯丙氧基)对苯二甲酰肼、3-氨基苄胺制得；本发明利用甲基丙烯酸羟乙酯与三氯磷酸反应生成的磷磷酸酯化合物，能与水分子形成氢键，被吸附的水层会形成导电薄膜，使面料表面累积的电荷能够快速泄掉，使面料具有抗静电性，然后，磷酸酯化合物与2,5-双(烯丙氧基)对苯二甲酰肼双键键合，同时2,5-双(烯丙氧基)对苯二甲酰肼剩余未反应的双键与3-氨基苄胺发生迈克尔加成，并且3-氨基苄胺的苯氨基聚合，形成聚苯胺，得到具有三维结构的高导电性聚合物，增强了面料的抗静电效果。

技术特征：

1.一种碳化硅纤维增强混纺面料，其特征在于，所述碳化硅纤维增强混纺面料由改性树脂纤维包裹在改性碳化硅纤维外侧，形成类核壳结构纤维，并施压复合，再经编织制得。

2.根据权利要求1所述的一种碳化硅纤维增强混纺面料，其特征在于，所述改性碳化硅纤维由碳化硅纤维、2-氨乙基胺甲基三乙氧基硅烷、戊二醛制得。

3.根据权利要求1所述的一种碳化硅纤维增强混纺面料，其特征在于，所述改性树脂纤维由抗静电改性剂与聚酯原料、去离子水、分散剂、湿润剂、增稠剂熔融改性，得改性树脂切片，再采用“c”型喷丝孔熔融挤出制得c型改性树脂纤维。

4.根据权利要求1所述的一种碳化硅纤维增强混纺面料，其特征在于，所述抗静电改性剂由甲基丙烯酸羟乙酯、三氯磷酸、2,5-双(烯丙氧基)对苯二甲酰肼、3-氨基苄胺制得。

5.一种碳化硅纤维增强混纺面料的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：

6.根据权利要求5所述的一种碳化硅纤维增强混纺面料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述预改性碳化硅纤维的制备方法为：将1份碳化硅纤维、28份无水乙醚混合，400～600w超声30min，加入0.1～0.5份的2-氨乙基胺甲基三乙氧基硅烷，继续超声2h，然后加入0.1～0.5份的无水乙醇，升温至30℃，反应4～6h后，取出碳化硅纤维，45℃烘干6h。

7.根据权利要求6所述的一种碳化硅纤维增强混纺面料的制备方法，其特征在于，所述碳化硅纤维的直径为15μm。

8.根据权利要求5所述的一种碳化硅纤维增强混纺面料的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述中间物a的制备方法为：将6～9份磷酸酯化合物、12～20份2,5-双(烯丙氧基)对苯二甲酰肼、0.05～0.16份偶氮二异丁腈、40～50份n-甲基吡咯烷酮搅拌混合均匀后，60～90℃反应12～20h后，再升温至140℃，真空度1～5pa下浓缩至无液体。

9.根据权利要求6所述的一种碳化硅纤维增强混纺面料的制备方法，其特征在于，步骤(5)所述分散剂为聚丙烯酸钠盐、湿润剂为聚氧乙烯醚、增稠剂为碱溶胀型增稠剂。

10.根据权利要求5所述的一种碳化硅纤维增强混纺面料的制备方法，其特征在于，步骤(5)所述改性树脂纤维直径为25μm。

技术总结本发明公开了一种碳化硅纤维增强混纺面料及其制备方法，涉及面料领域。本发明先由甲基丙烯酸羟乙酯、三氯磷酸、2,5‑双(烯丙氧基)对苯二甲酰肼、3‑氨基苄胺制得抗静电改性剂，再与聚酯原料熔融改性，经纺丝制得中空的C型改性树脂纤维；再利用2‑氨乙基胺甲基三乙氧基硅烷、戊二醛对碳化硅纤维进行改性处理，以获得席夫碱基改性碳化硅纤维，以提高面料的抗菌性和保温性；然后将改性树脂纤维包裹在改性碳化硅纤维表面，形成类核壳结构纤维，并施压复合，提高纤维间的嵌合程度，再经编织形成面料，以实现保温、抗菌、抗静电的效果。技术研发人员：王薇受保护的技术使用者：上海诚亚化工有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/19