一种絮状木质素及玄武岩复合工程纤维制备装置及方法与流程

本发明涉及复合工程纤维制备，具体为一种絮状木质素及玄武岩复合工程纤维制备装置及方法。

背景技术：

1、近年来，高性能纤维复合材料在航空航天、汽车、电子设备等领域得到广泛应用，玄武岩纤维作为一种新兴的增强材料因其良好的高温性能、耐腐蚀性、抗辐射能力等特点备受瞩目，目前存在的静电纺复合玄武岩纤维主要是通过将静电纺纤维喷涂在已经制备好的单根和多根纤维上，并没有加捻的过程，而且由于玄武岩纤维的绝缘性，静电纺纤维很难在玄武岩纤维上进行吸收和包覆。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种絮状木质素及玄武岩复合工程纤维制备装置及方法，解决了背景技术中所提出目前存在的静电纺复合玄武岩纤维主要是通过将静电纺纤维喷涂在已经制备好的单根和多根纤维上，并没有加捻的过程，而且由于玄武岩纤维的绝缘性，静电纺纤维很难在玄武岩纤维上进行吸收和包覆的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种絮状木质素及玄武岩复合工程纤维制备装置及方法，包括投料斗、熔炉、漏板、加捻装置以及浸润辊，所述投料斗安装于熔炉顶部，所述熔炉底部设置有漏板，所述漏板下方设置有冷却管，所述冷却管下方设置有浸润辊，所述浸润辊下方设置有加捻装置，且加捻装置与浸润辊之间设置有静电纺丝装置，所述加捻装置下方设置有导向集束辊，所述导向集束辊一侧设置有卷绕收集辊。

3、优选的，其步骤包括如下：

4、s1：将玄武岩原料清洗、烘干，再将开采的玄武岩矿石进行破碎和筛分，以获得满足研磨要求的粒度，通过颚式破碎机、圆锥破碎机进行破碎和筛分，破碎机的基石破碎规格小于5mm；

5、s2：将粉碎过筛后的玄武岩原料送入磨机进行研磨，磨机可将玄武岩磨成粉末，使其粒度符合要求，在研磨过程中，加入适量的水可以起到润湿分散的作用，有利于提高研磨效率；

6、s3：将研磨后的玄武岩原料投入到投料斗中，玄武岩粉末通过投料斗进入到熔炉中，在1300-1500℃熔融；在熔炉内均化2-2.5h，均化温度不低于1300-1500℃，得到玄武岩水淬玻璃；

7、s4：将熔融状态的玄武岩水淬玻璃通过漏板拉丝，然后进入冷却管进行冷却，接着玄武岩纤维与浸润辊接触，从而使玄武岩纤维与浸润辊表面由乙烯基酯树脂、丙烯酸脂、咪唑林、氯化氨、抗静电剂、甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、水组成浸润剂接触，得到浸润后的玄武岩纤维；

8、s5：通过静电纺丝装置将纤维喷涂在所述s4中得到的浸润玄武岩纤维上，通过外部吹风的方式，使气流向静电纺丝装置到浸润玄武岩纤维的方向吹风，气流速度为5m/s，然后通过加捻装置进行加捻，进而通过导向集束辊对加捻后的纤维进行集束，最后采用卷绕收集辊进行收集整理，得到成品纤维。

9、优选的，所述步骤s4中抗静电剂为氯化氨、硫酸钠、硝酸锂、烷基三甲基铵盐、二烷基二甲基铵盐、烷基二甲基苄基铵盐中的至少一种。

10、优选的，所述静电纺丝装置使用的材料包括絮状木质纤维素，所述木质纤维素制备方法包括如下：

11、a：采用软木作为原料，将去皮后的原木进行磨碎，磨成直径约为3-5cm的小块，使用低强度水热预处理使木块细胞之间部分解离；水热处理后的木材离心脱水后使用木材揉搓机分离纤维细胞和杂细胞，揉搓后得到含高比例的纤维细胞的纤维状物料；

12、b：分离得到的纤维状物料使用相当于原料干重10-15％的naoh，在140-170℃下蒸煮脱木质素和半纤维素，固液比1:2.8-5，为增加脱木质素效果，蒸煮液中添加钠水硝酸、氢氧化钠；

13、c：碱煮后液固分离，将木材浆水洗至中性后使用1-6％的naclo2溶液，并将溶液使用乙酸调节ph至3.5-4.0之间，在固液比为1:5-10，温度60-70℃°再将纤维水洗至中性，干燥，粉碎后即为絮状木质素纤维。

14、优选的，所述s5中静电纺丝装置使用的静电纺丝溶液制备方法包括如下，将木质素进行乙酰化、酸化、胺化或甲醛交联化的改性处理；将改性后的木质素与共纺材料按重量比1:1-2混合，溶解在有机溶剂中配制成溶质含量为0.1-0.4g/ml的静电纺丝液。

15、优选的，所述有机溶剂为二甲基甲酰胺、二氯甲烷、四氢呋喃、三氟乙酸和甲醇中的任意一种或几种的混合溶剂。

16、优选的，所述s5中静电纺丝装置喷丝口和玄武岩纤维之间的距离为10-20cm，喷丝口直径为0.1-1.0mm，高压静电发生器的电压为2-30kv，环境温度为10-50℃，环境湿度为5％-70％，静电纺丝液进料速度为20-1000ul/h。

17、优选的，所述浸润玄武岩纤维线密度为50-300tex，单丝直径为8-10μm。

18、本发明提供了一种絮状木质素及玄武岩复合工程纤维制备装置及方法。具备以下有益效果：

19、（1）、该一种絮状木质素及玄武岩复合工程纤维制备装置及方法，静电喷涂是在浸润后的玄武岩纤维上进行喷涂，浸润剂中含有的抗静电剂，由于抗静电剂具有良好的导电性，通过将抗静电剂喷涂在玄武岩纤维表面，有利于静电纺纤维的贴附，静电纺纤维通过喷涂贴附在玄武岩纤维集束复丝形成的三角形状区域，使玄武岩纤维的接收面积更大，更有利于玄武岩纤维与静电纺纤维的复合，并通过外部气流吹动，将喷丝吹向浸润玄武岩纤维表面，通过高速气流能将喷出来的静电纺纤维进一步吹贴到玄武岩纤维上，有利于提高复合效果。

20、（2）、该一种絮状木质素及玄武岩复合工程纤维制备装置及方法，通过木质素与玄武岩纤维复合，使该工程纤维具有很好的耐水性和抗腐蚀性，所以可以在湿润环境下长期使用而不会被腐蚀，并且该工程纤维的所使用的原料絮状木质素与玄武岩纤维均为天然的、可再生的材料，不会对环境造成污染，具有很好的环保性，同时具有很高的硬度和耐久性，能够承受长时间的使用和负荷。

技术特征：

1.一种絮状木质素及玄武岩复合工程纤维制备装置，包括投料斗（1）、熔炉（2）、漏板（3）、加捻装置（7）以及浸润辊（5），其特征在于：所述投料斗（1）安装于熔炉（2）顶部，所述熔炉（2）底部设置有漏板（3），所述漏板（3）下方设置有冷却管（4），所述冷却管（4）下方设置有浸润辊（5），所述浸润辊（5）下方设置有加捻装置（7），且加捻装置（7）与浸润辊（5）之间设置有静电纺丝装置（6），所述加捻装置（7）下方设置有导向集束辊（8），所述导向集束辊（8）一侧设置有卷绕收集辊（9）。

2.根据权利要求1所述采用该制备装置制备纤维的方法，其特征在于，其步骤包括如下：

3.根据权利要求2所述一种絮状木质素及玄武岩复合工程纤维制备方法，其特征在于：所述步骤s4中抗静电剂为氯化氨、硫酸钠、硝酸锂、烷基三甲基铵盐、二烷基二甲基铵盐、烷基二甲基苄基铵盐中的至少一种。

4.根据权利要求2所述一种絮状木质素及玄武岩复合工程纤维制备方法，其特征在于：所述静电纺丝装置（6）使用的材料包括絮状木质纤维素，所述木质纤维素制备方法包括如下：

5.根据权利要求2所述一种絮状木质素及玄武岩复合工程纤维制备方法，其特征在于：所述s5中静电纺丝装置（6）使用的静电纺丝溶液制备方法包括如下，将木质素进行乙酰化、酸化、胺化或甲醛交联化的改性处理；将改性后的木质素与共纺材料按重量比1:1-2混合，溶解在有机溶剂中配制成溶质含量为0.1-0.4g/ml的静电纺丝液。

6.根据权利要求5所述一种絮状木质素及玄武岩复合工程纤维制备方法，其特征在于：所述有机溶剂为二甲基甲酰胺、二氯甲烷、四氢呋喃、三氟乙酸和甲醇中的任意一种或几种的混合溶剂。

7.根据权利要求2所述一种絮状木质素及玄武岩复合工程纤维制备方法，其特征在于：所述s5中静电纺丝装置（6）喷丝口和玄武岩纤维之间的距离为10-20cm，喷丝口直径为0.1-1.0mm，高压静电发生器的电压为2-30kv，环境温度为10-50℃，环境湿度为5％-70％，静电纺丝液进料速度为20-1000ul/h。

8.根据权利要求2所述一种絮状木质素及玄武岩复合工程纤维制备方法，其特征在于：所述浸润玄武岩纤维线密度为50-300tex，单丝直径为8-10μm。

技术总结本发明公开了一种絮状木质素及玄武岩复合工程纤维制备装置及方法，涉及复合工程纤维制备技术领域，包括投料斗、熔炉、漏板、加捻装置以及浸润辊，所述投料斗安装于熔炉顶部，所述熔炉底部设置有漏板，所述漏板下方设置有冷却管，所述冷却管下方设置有浸润辊，所述浸润辊下方设置有加捻装置，且加捻装置与浸润辊之间设置有静电纺丝装置，静电喷涂是在浸润后的玄武岩纤维上进行喷涂，浸润剂中含有的抗静电剂，由于抗静电剂具有良好的导电性，通过将抗静电剂喷涂在玄武岩纤维表面，有利于静电纺纤维的贴附，并通过外部气流吹动，将喷丝吹向浸润玄武岩纤维表面，通过高速气流能将喷出来的静电纺纤维进一步吹贴到玄武岩纤维上，有利于提高复合效果。技术研发人员：殷华,罗会清,邵剑,汤超,顾红俊,吴伟受保护的技术使用者：盐城欧路华纤维科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/6