使用定制的天然纤维前体材料的纤维和复合材料的制作方法

本发明公开了一种用于产生纤维的方法。

背景技术：

1、本章节中提供的信息是为了大体呈现本公开的背景的目的。当前署名的发明人的工作(以其在本章节中描述的程度上)以及(在提交时能不以其它方式构成现有技术的)描述的各方面既不明示也不暗示地被视为本公开的现有技术。

2、本公开涉及增强纤维，并且更具体地涉及使用定制的天然纤维前体制备的增强纤维以及使用增强纤维的复合材料。

3、天然纤维包括韧皮、叶、种子、木材和草茎。韧皮纤维包括亚麻、火麻、黄麻、苎麻和洋麻。为了增加可持续性和可再生性，在制造结构和半结构复合材料部件时，可使用天然纤维代替其它类型的增强纤维，例如碳纤维或玻璃纤维。

技术实现思路

1、一种用于产生纤维的方法，包括通过分解新鲜天然纤维、工业使用后提取的纤维、消费者使用后提取的纤维以及它们的组合中的至少一种来获得成分天然纤维组分。成分天然纤维组分包含选自纤维素、果胶、半纤维素、木质素和蜡的至少一种材料。方法包括将成分天然纤维组分分离成n种天然纤维前体，其中n是大于1的整数；使用预定比率的n种天然纤维前体产生n种天然纤维前体的混合物；以及使用混合物产生纤维和纱线中的至少一种。

2、在其它特征中，使用化学处理提取n种天然纤维前体中的至少一种。n种天然纤维前体中的至少一种的化学处理包括使用选自使用酸、使用碱、热处理、机械处理、脱蜡处理、化学处理、水解、分级、制浆、漂白及其组合的一种或多种处理。

3、在其它特征中，方法包括产生包含n种天然纤维前体和一种或多种溶剂的分散体、溶液、糊剂、凝胶和料团中的至少一种。分散体、溶液、糊剂、凝胶和料团中的至少一种具有0.01mg/ml至100mg/ml范围内的n种天然纤维前体浓度。使用选自机械混合、剪切混合、超声处理、均质化及其组合的方法制备分散体、溶液、糊剂、凝胶和料团中的至少一种。

4、在其它特征中，方法包括通过以下中的至少一种增强n种天然纤维前体和一种或多种溶剂之间的化学相互作用和物理相互作用中的至少一种：增加一种或多种溶剂的浓度；以及添加粘合剂，所述粘合剂与n种天然纤维前体中的至少一种进行物理交联和化学交联中的至少一种。

5、在其它特征中，n种天然纤维前体的料团和凝胶中的至少一种是通过分散在溶液中的前体的电泳沉积来制备的。方法包括使用n种天然纤维前体和一种或多种溶剂制造纤维和纱线中的至少一种。方法包括通过喷丝头挤出n种天然纤维前体和一种或多种溶剂以产生纤维。方法包括纤维的干燥和凝固中的至少一种。

6、在其它特征中，方法包括施加在纤维形成期间的纺丝牵伸比和纺丝后牵伸比(post spin draw ratio)中的至少一个。n种天然纤维前体和一种或多种溶剂与聚合物溶液和凝胶中的至少一种共挤出。在挤出之后，纤维包括中空的芯。

7、在其它特征中，方法包括制造多组分连续纱线。使用分散体、溶液、糊剂、凝胶和料团中的至少一种制备多组分连续纱线的至少一种组分，并且使用第二溶液和第二凝胶中的至少一种制备多组分连续纱线的另一种组分，所述第二溶液和第二凝胶包含选自聚合物、陶瓷、碳纳米管、氮化硼纳米管或它们的组合的材料。

8、在其它特征中，分散体、溶液、糊剂、凝胶和料团中的至少一种以及第二溶液和第二凝胶中的至少一种通过喷丝头挤出，并且进行干燥和凝固中的至少一种以形成纱线。

9、在其它特征中，方法包括制造包括纤维和树脂的复合板。方法包括使用纤维织造织物。方法包括制造包括纤维和树脂的复合板。方法包括使用纤维织造织物。

10、本发明公开了以下实施方案：

11、1.一种用于产生纤维的方法，包括：

12、通过分解新鲜天然纤维、工业使用后提取的纤维、消费者使用后提取的纤维以及它们的组合中的至少一种来获得成分天然纤维组分，

13、其中成分天然纤维组分包含选自纤维素、果胶、半纤维素、木质素和蜡的至少一种材料；

14、将成分天然纤维组分分离成n种天然纤维前体，其中n为大于1的整数；

15、使用预定比率的n种天然纤维前体产生n种天然纤维前体的混合物；以及

16、使用混合物产生纤维和纱线中的至少一种。

17、2.根据实施方案1所述的方法，其中使用化学处理提取n种天然纤维前体中的至少一种。

18、3.根据实施方案2所述的方法，其中n种天然纤维前体中的至少一种的化学处理包括使用选自使用酸、使用碱、热处理、机械处理、脱蜡处理、化学处理、水解、分级、制浆、漂白及其组合的一种或多种处理。

19、4.根据实施方案1所述的方法，其进一步包括产生包含n种天然纤维前体和一种或多种溶剂的分散体、溶液、糊剂、凝胶和料团中的至少一种。

20、5.根据实施方案4所述的方法，其中所述分散体、溶液、糊剂、凝胶和料团中的至少一种具有0.01mg/ml至100mg/ml的n种天然纤维前体的浓度。

21、6.根据实施方案4所述的方法，其中所述分散体、溶液、糊剂、凝胶和料团中的至少一种使用选自机械混合、剪切混合、超声处理、均质化和其组合的方法制备。

22、7.根据实施方案4所述的方法，其还包括通过以下中的至少一种增强n种天然纤维前体与一种或多种溶剂之间的化学相互作用和物理相互作用中的至少一种：

23、增加一种或多种溶剂的浓度；以及

24、添加粘合剂，所述粘合剂与n种天然纤维前体中的至少一种进行物理交联和化学交联中的至少一种。

25、8.根据实施方案4所述的方法，其中n种天然纤维前体的料团和凝胶中的至少一种是经由分散在溶液中的前体的电泳沉积来制备。

26、9.根据实施方案4所述的方法，其进一步包括使用n种天然纤维前体和一种或多种溶剂制造纤维和纱线中的至少一种。

27、10.根据实施方案4的方法，进一步包括通过喷丝头挤出n种天然纤维前体和一种或多种溶剂以产生纤维。

28、11.根据实施方案10所述的方法，还包括对纤维进行干燥和凝固中的至少一种。

29、12.根据实施方案10所述的方法，还包括施加在纤维形成期间的纺丝牵伸比和纺丝后牵伸比中的至少一种。

30、13.根据实施方案10所述的方法，其中n种天然纤维前体和一种或多种溶剂与聚合物溶液和凝胶中的至少一种共挤出。

31、14.根据实施方案10所述的方法，其中在挤出之后，所述纤维包括中空的芯。

32、15.根据实施方案4所述的方法，还包括：

33、制造多组分连续纱线，

34、其中所述多组分连续纱线的至少一种组分使用分散体、溶液、糊剂、凝胶和料团中的至少一种制成，以及

35、其中所述多组分连续纱线的另一组分使用第二溶液和第二凝胶中的至少一种制成，所述第二溶液和第二凝胶包含选自聚合物、陶瓷、碳纳米管、氮化硼纳米管或其组合的材料。

36、16.根据实施方案15所述的方法，其中所述分散体、溶液、糊剂、凝胶和料团中的至少一种以及第二溶液和第二凝胶中的至少一种通过喷丝头挤出，并且进行干燥和凝固中的至少一种以形成纱线。

37、17.根据实施方案11所述的方法，还包括制造包含纤维和树脂的复合板。

38、18.根据实施方案11所述的方法，还包括使用纤维织造织物。

39、19.一种用于产生纤维的方法，包括：

40、通过分解新鲜天然纤维、工业使用后提取的纤维、消费者使用后提取的纤维以及它们的组合中的至少一种来获得成分天然纤维组分，

41、其中成分天然纤维组分包含选自纤维素、果胶、半纤维素、木质素和蜡的至少一种材料；

42、将所述成分天然纤维组分分离成n种天然纤维前体，其中n为大于1的整数；

43、使用预定比率的n种天然纤维前体产生n种天然纤维前体的混合物；

44、将n种天然纤维前体与一种或多种溶剂混合；

45、通过喷丝头挤出n种天然纤维前体和一种或多种溶剂以产生纤维；

46、对纤维进行干燥和凝固中的至少一种。

47、20.根据实施方案19所述的方法，还包括：

48、以预定图案布置纤维；以及

49、将纤维包封在树脂中以产生复合材料。

50、本公开的其它应用领域将由详述、权利要求和附图而变得显而易见。详述和具体实例仅用于举例说明的目的，而非意在限制本公开的范围。