本發(fā)明涉及一種新材料，更具體的說(shuō)，涉及一種復(fù)合高模量纖維及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，人們?cè)趥鹘y(tǒng)材料的基礎(chǔ)上，根據(jù)現(xiàn)代科技的研究成果，開發(fā)出新材料。新材料按組分為金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料、有機(jī)高分子材料、先進(jìn)復(fù)合材料四大類。按材料性能分為結(jié)構(gòu)材料和功能材料。結(jié)構(gòu)材料主要是利用材料的力學(xué)和理化性能，以滿足高強(qiáng)度、高剛度、高硬度、耐高溫、耐磨、耐蝕、抗輻照等性能要求；功能材料主要是利用材料具有的電、磁、聲、光熱等效應(yīng)， 以實(shí)現(xiàn)某種功能，如半導(dǎo)體材料、磁性材料、光敏材料、熱敏材料、隱身材料和制造原子彈、氫彈的核材料等。新材料在國(guó)防建設(shè)上作用重大。例如，超純硅、砷化鎵研制成功，導(dǎo)致大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的誕生，使計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度從每秒幾十萬(wàn)次提高到現(xiàn)在的每秒百億次以上；航空發(fā)動(dòng)機(jī)材料的工作溫度每提高100℃，推力可增大24%；隱身材料能吸收電磁波或降低武器裝備的紅外輻射，使敵方探測(cè)系統(tǒng)難以發(fā)現(xiàn)等等。
高濕模量粘膠纖維是新一代粘膠纖維。它克服了普通粘膠纖維濕態(tài)時(shí)被水溶脹，強(qiáng)度明顯下降，織物洗滌揉搓時(shí)易變形，干燥后易收縮，使用中又逐漸伸長(zhǎng)，尺寸穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)。是一種具有較高的強(qiáng)度、較低的伸長(zhǎng)度和膨化度、較高的濕強(qiáng)度和濕模量的粘膠纖維。高濕模量纖維可以分為兩類。一類為波里諾西克（polynosic）纖維。我國(guó)商品名為富強(qiáng)纖維，日本稱之為虎木棉；另一類為變化型高濕模量粘膠纖維，其代表是奧地利Lenzing公司的莫代爾（Modal）纖維。
現(xiàn)有的一些纖維材料制作的雨衣以及由纖維絲織品制得的外套，由于現(xiàn)有的纖維皆為普通的纖維，其制得的雨衣由于塑性能力差，受到拉扯后，雨衣容易變長(zhǎng)，變薄，但是不可以回彈收縮，使得雨衣恢復(fù)原來(lái)的狀態(tài)，再者，現(xiàn)有的纖維材料制成的雨衣其剛度小，雨衣的拉扯限度小，容易斷裂，或出現(xiàn)小孔，導(dǎo)致雨衣滲水漏水，其次，普通纖維制得的外套，人們?cè)诖┲臅r(shí)候，由于外套的手感差、并且抗皺性差，不夠堅(jiān)固耐用，并且在清洗的時(shí)候縮水率大，影響了外套的正常尺寸，因此，綜上所述，現(xiàn)有的纖維材料存在模量低，強(qiáng)度小和比重大的問(wèn)題，不適用于紡織生產(chǎn)中。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
有鑒于此，本發(fā)明目的是提供一種模量高，強(qiáng)度大和比重小的復(fù)合高模量纖維。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種復(fù)合高模量纖維，由以下重量份數(shù)配比的材料制成，包括棉花100-120份、劍麻80-110份、亞麻90-110份、羊毛60-90份、兔毛60-90份、氫氧化鈉40-60份、二硫化碳60-80份、聚丙烯晴30-60份、丙烯晴30-40份、瀝青纖維20-40份、石墨烯23-37份、陶瓷粉21-31份、乳膠11-29份、硫酸10-18份、硫酸鈉20-28份和硫酸鋅25-37份。
進(jìn)一步的，所述種復(fù)合高模量纖維由以下重量份數(shù)配比的材料制成，包括棉花120份、劍麻80份、亞麻90份、羊毛60份、兔毛60份、氫氧化鈉40份、二硫化碳60份、聚丙烯晴30份、丙烯晴30份、瀝青纖維20份、石墨烯23份、陶瓷粉21份、乳膠11份、硫酸10份、硫酸鈉20份和硫酸鋅25份。
進(jìn)一步的，所述種復(fù)合高模量纖維由以下重量份數(shù)配比的材料制成，包括棉花100份、劍麻110份、亞麻110份、羊毛90份、兔毛90份、氫氧化鈉60份、二硫化碳80份、聚丙烯晴60份、丙烯晴40份、瀝青纖維40份、石墨烯37份、陶瓷粉31份、乳膠29份、硫酸18份、硫酸鈉28份和硫酸鋅37份。
進(jìn)一步的，所述種復(fù)合高模量纖維由以下重量份數(shù)配比的材料制成，包括棉花110份、劍麻95份、亞麻95份、羊毛75份、兔毛75份、氫氧化鈉50份、二硫化碳70份、聚丙烯晴45份、丙烯晴35份、瀝青纖維30份、石墨烯30份、陶瓷粉26份、乳膠20份、硫酸14份、硫酸鈉24份和硫酸鋅31份。
本發(fā)明要解決的另一技術(shù)問(wèn)題為提供一種復(fù)合高模量纖維的制備方法，包括以下步驟：
1）棉花100-120份、劍麻80-110份、亞麻90-110份、羊毛60-90份和兔毛60-90份放入水洗機(jī)內(nèi)，經(jīng)過(guò)水洗機(jī)反復(fù)清洗3-5輪，然后將水洗后的棉花、劍麻、亞麻、羊毛和兔毛送入烘干機(jī)內(nèi)，在50-60℃的溫度下熱烘4-6小時(shí)，使得棉花、劍麻、亞麻、羊毛和兔毛干燥，備用；
2）取氫氧化鈉40-60份按重量比例1:5添加水進(jìn)行稀釋，制得濃度為20%的稀氫氧化鈉熔液，然后將步驟1）干燥后的棉花、劍麻、亞麻、羊毛和兔毛放入濃度為20%的稀氫氧化鈉熔液，使得棉花、劍麻、亞麻、羊毛和兔毛溶解，制得粘稠的粘膠，備用；
3）將步驟2）制得的黏膠筒通過(guò)壓榨機(jī)將粘膠內(nèi)的氫氧化鈉溶液壓榨去除，制得粘膠塊，然后將粘膠塊通過(guò)粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎，制得疏松的絮狀粘膠，最后將絮狀粘膠暴露在空氣下，使得絮狀粘膠在空氣中氧氣的作用下氧化老化，備用；
4）將步驟3）氧化老化后的絮狀粘膠放入反應(yīng)釜內(nèi)，然后取二硫化碳60-80份注入反應(yīng)釜，使得二硫化碳與絮狀粘膠反應(yīng)生成纖維素黃酸酯，備用；
5）將步驟4制得的纖維素黃酸酯在濃度為18%的稀堿液內(nèi)浸泡溶解，制得粘膠液，并將粘膠液靜置放置在溫度為40-43℃的箱體內(nèi)，持續(xù)18-30個(gè)小時(shí)，使得粘膠液熟成，然后將熟成的粘膠液通過(guò)脫泡和過(guò)濾處理，使得粘膠液中的氣泡和雜質(zhì)清除，備用；
6）取聚丙烯晴30-60份、丙烯晴30-40份、瀝青纖維20-40份、石墨烯23-37份、陶瓷粉21-31份和乳膠11-29份投入熔爐內(nèi)，經(jīng)過(guò)107-125℃的高溫熔融，經(jīng)過(guò)均勻攪拌，制得輔助膠液，然后與步驟5）中制得的粘膠液混合，并通過(guò)攪拌機(jī)攪拌均勻，制得混合粘膠液，備用；
7）取硫酸10-18份、硫酸鈉20-28份和硫酸鋅25-37份混合制得酸性凝固浴液，然后將步驟6）中的混合粘膠液通過(guò)噴絲孔噴出，并落入酸性凝固浴液中，粘膠液中的堿性與酸中和，混合粘膠液凝固成絲，制得纖維絲，備用；
8）將步驟7）制得的纖維絲經(jīng)過(guò)蓄水池水洗、脫硫設(shè)備脫硫，以及低溫干燥機(jī)在5-15℃下進(jìn)行低溫干燥，制得復(fù)合高模量纖維。
本發(fā)明技術(shù)效果主要體現(xiàn)在以下方面：通過(guò)棉花、劍麻、亞麻、羊毛和兔毛經(jīng)過(guò)氫氧化鈉浸跡溶解制得粘膠，然后粘膠經(jīng)過(guò)壓榨、粉碎、老化、黃化、溶解、熟成、過(guò)濾、脫泡等工序，制得粘膠液，并與聚丙烯晴、丙烯晴、瀝青纖維、石墨烯、陶瓷粉和乳膠混合，制得混合粘膠液，最后通過(guò)噴絲口噴出絲線經(jīng)過(guò)硫酸、硫酸鈉和硫酸鋅制得的酸性凝固浴液中凝固成纖維絲線，并將纖維絲線經(jīng)過(guò)低溫干燥，制得了模量高，強(qiáng)度大和比重小的高模量纖維，適用于紡織業(yè)生產(chǎn)。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
一種復(fù)合高模量纖維，由以下重量份數(shù)配比的材料制成，包括棉花120份、劍麻80份、亞麻90份、羊毛60份、兔毛60份、氫氧化鈉40份、二硫化碳60份、聚丙烯晴30份、丙烯晴30份、瀝青纖維20份、石墨烯23份、陶瓷粉21份、乳膠11份、硫酸10份、硫酸鈉20份和硫酸鋅25份。
一種復(fù)合高模量纖維的制備方法，包括以下步驟：
1）棉花120份、劍麻80份、亞麻90份、羊毛60份和兔毛60份放入水洗機(jī)內(nèi)，經(jīng)過(guò)水洗機(jī)反復(fù)清洗3輪，然后將水洗后的棉花、劍麻、亞麻、羊毛和兔毛送入烘干機(jī)內(nèi)，在50℃的溫度下熱烘4小時(shí)，使得棉花、劍麻、亞麻、羊毛和兔毛干燥，備用；
2）取氫氧化鈉40份按重量比例1:5添加水進(jìn)行稀釋，制得濃度為20%的稀氫氧化鈉熔液，然后將步驟1）干燥后的棉花、劍麻、亞麻、羊毛和兔毛放入濃度為20%的稀氫氧化鈉熔液，使得棉花、劍麻、亞麻、羊毛和兔毛溶解，制得粘稠的粘膠，備用；
3）將步驟2）制得的黏膠筒通過(guò)壓榨機(jī)將粘膠內(nèi)的氫氧化鈉溶液壓榨去除，制得粘膠塊，然后將粘膠塊通過(guò)粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎，制得疏松的絮狀粘膠，最后將絮狀粘膠暴露在空氣下，使得絮狀粘膠在空氣中氧氣的作用下氧化老化，備用；
4）將步驟3）氧化老化后的絮狀粘膠放入反應(yīng)釜內(nèi)，然后取二硫化碳60份注入反應(yīng)釜，使得二硫化碳與絮狀粘膠反應(yīng)生成纖維素黃酸酯，備用；
5）將步驟4制得的纖維素黃酸酯在濃度為18%的稀堿液內(nèi)浸泡溶解，制得粘膠液，并將粘膠液靜置放置在溫度為40℃的箱體內(nèi)，持續(xù)18個(gè)小時(shí)，使得粘膠液熟成，然后將熟成的粘膠液通過(guò)脫泡和過(guò)濾處理，使得粘膠液中的氣泡和雜質(zhì)清除，備用；
6）取聚丙烯晴30份、丙烯晴30份、瀝青纖維20份、石墨烯23份、陶瓷粉21份和乳膠11份投入熔爐內(nèi)，經(jīng)過(guò)107℃的高溫熔融，經(jīng)過(guò)均勻攪拌，制得輔助膠液，然后與步驟5）中制得的粘膠液混合，并通過(guò)攪拌機(jī)攪拌均勻，制得混合粘膠液，備用；
7）取硫酸10份、硫酸鈉20份和硫酸鋅25份混合制得酸性凝固浴液，然后將步驟6）中的混合粘膠液通過(guò)噴絲孔噴出，并落入酸性凝固浴液中，粘膠液中的堿性與酸中和，混合粘膠液凝固成絲，制得纖維絲，備用；
8）將步驟7）制得的纖維絲經(jīng)過(guò)蓄水池水洗、脫硫設(shè)備脫硫，以及低溫干燥機(jī)在5℃下進(jìn)行低溫干燥，制得復(fù)合高模量纖維。
實(shí)施例2
一種復(fù)合高模量纖維，由以下重量份數(shù)配比的材料制成，包括棉花100份、劍麻110份、亞麻110份、羊毛90份、兔毛90份、氫氧化鈉60份、二硫化碳80份、聚丙烯晴60份、丙烯晴40份、瀝青纖維40份、石墨烯37份、陶瓷粉31份、乳膠29份、硫酸18份、硫酸鈉28份和硫酸鋅37份。
一種復(fù)合高模量纖維的制備方法，包括以下步驟：
1）棉花100份、劍麻110份、亞麻110份、羊毛90份和兔毛90份放入水洗機(jī)內(nèi)，經(jīng)過(guò)水洗機(jī)反復(fù)清洗5輪，然后將水洗后的棉花、劍麻、亞麻、羊毛和兔毛送入烘干機(jī)內(nèi)，在60℃的溫度下熱烘6小時(shí)，使得棉花、劍麻、亞麻、羊毛和兔毛干燥，備用；
2）取氫氧化鈉60份按重量比例1:5添加水進(jìn)行稀釋，制得濃度為20%的稀氫氧化鈉熔液，然后將步驟1）干燥后的棉花、劍麻、亞麻、羊毛和兔毛放入濃度為20%的稀氫氧化鈉熔液，使得棉花、劍麻、亞麻、羊毛和兔毛溶解，制得粘稠的粘膠，備用；
3）將步驟2）制得的黏膠筒通過(guò)壓榨機(jī)將粘膠內(nèi)的氫氧化鈉溶液壓榨去除，制得粘膠塊，然后將粘膠塊通過(guò)粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎，制得疏松的絮狀粘膠，最后將絮狀粘膠暴露在空氣下，使得絮狀粘膠在空氣中氧氣的作用下氧化老化，備用；
4）將步驟3）氧化老化后的絮狀粘膠放入反應(yīng)釜內(nèi)，然后取二硫化碳80份注入反應(yīng)釜，使得二硫化碳與絮狀粘膠反應(yīng)生成纖維素黃酸酯，備用；
5）將步驟4制得的纖維素黃酸酯在濃度為18%的稀堿液內(nèi)浸泡溶解，制得粘膠液，并將粘膠液靜置放置在溫度為43℃的箱體內(nèi)，持續(xù)30個(gè)小時(shí)，使得粘膠液熟成，然后將熟成的粘膠液通過(guò)脫泡和過(guò)濾處理，使得粘膠液中的氣泡和雜質(zhì)清除，備用；
6）取聚丙烯晴60份、丙烯晴40份、瀝青纖維40份、石墨烯37份、陶瓷粉31份和乳膠29份投入熔爐內(nèi)，經(jīng)過(guò)125℃的高溫熔融，經(jīng)過(guò)均勻攪拌，制得輔助膠液，然后與步驟5）中制得的粘膠液混合，并通過(guò)攪拌機(jī)攪拌均勻，制得混合粘膠液，備用；
7）取硫酸18份、硫酸鈉28份和硫酸鋅37份混合制得酸性凝固浴液，然后將步驟6）中的混合粘膠液通過(guò)噴絲孔噴出，并落入酸性凝固浴液中，粘膠液中的堿性與酸中和，混合粘膠液凝固成絲，制得纖維絲，備用；
8）將步驟7）制得的纖維絲經(jīng)過(guò)蓄水池水洗、脫硫設(shè)備脫硫，以及低溫干燥機(jī)在15℃下進(jìn)行低溫干燥，制得復(fù)合高模量纖維。
實(shí)施例3
一種復(fù)合高模量纖維，由以下重量份數(shù)配比的材料制成，包括棉花110份、劍麻95份、亞麻95份、羊毛75份、兔毛75份、氫氧化鈉50份、二硫化碳70份、聚丙烯晴45份、丙烯晴35份、瀝青纖維30份、石墨烯30份、陶瓷粉26份、乳膠20份、硫酸14份、硫酸鈉24份和硫酸鋅31份。
一種復(fù)合高模量纖維的制備方法，包括以下步驟：
1）棉花1010份、劍麻95份、亞麻95份、羊毛75份和兔毛75份放入水洗機(jī)內(nèi)，經(jīng)過(guò)水洗機(jī)反復(fù)清洗4輪，然后將水洗后的棉花、劍麻、亞麻、羊毛和兔毛送入烘干機(jī)內(nèi)，在55℃的溫度下熱烘5小時(shí)，使得棉花、劍麻、亞麻、羊毛和兔毛干燥，備用；
2）取氫氧化鈉50份按重量比例1:5添加水進(jìn)行稀釋，制得濃度為20%的稀氫氧化鈉熔液，然后將步驟1）干燥后的棉花、劍麻、亞麻、羊毛和兔毛放入濃度為20%的稀氫氧化鈉熔液，使得棉花、劍麻、亞麻、羊毛和兔毛溶解，制得粘稠的粘膠，備用；
3）將步驟2）制得的黏膠筒通過(guò)壓榨機(jī)將粘膠內(nèi)的氫氧化鈉溶液壓榨去除，制得粘膠塊，然后將粘膠塊通過(guò)粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎，制得疏松的絮狀粘膠，最后將絮狀粘膠暴露在空氣下，使得絮狀粘膠在空氣中氧氣的作用下氧化老化，備用；
4）將步驟3）氧化老化后的絮狀粘膠放入反應(yīng)釜內(nèi)，然后取二硫化碳70份注入反應(yīng)釜，使得二硫化碳與絮狀粘膠反應(yīng)生成纖維素黃酸酯，備用；
5）將步驟4制得的纖維素黃酸酯在濃度為18%的稀堿液內(nèi)浸泡溶解，制得粘膠液，并將粘膠液靜置放置在溫度為42℃的箱體內(nèi)，持續(xù)24個(gè)小時(shí)，使得粘膠液熟成，然后將熟成的粘膠液通過(guò)脫泡和過(guò)濾處理，使得粘膠液中的氣泡和雜質(zhì)清除，備用；
6）取聚丙烯晴45份、丙烯晴35份、瀝青纖維30份、石墨烯30份、陶瓷粉26份和乳膠20份投入熔爐內(nèi)，經(jīng)過(guò)116℃的高溫熔融，經(jīng)過(guò)均勻攪拌，制得輔助膠液，然后與步驟5）中制得的粘膠液混合，并通過(guò)攪拌機(jī)攪拌均勻，制得混合粘膠液，備用；
7）取硫酸14份、硫酸鈉24份和硫酸鋅31份混合制得酸性凝固浴液，然后將步驟6）中的混合粘膠液通過(guò)噴絲孔噴出，并落入酸性凝固浴液中，粘膠液中的堿性與酸中和，混合粘膠液凝固成絲，制得纖維絲，備用；
8）將步驟7）制得的纖維絲經(jīng)過(guò)蓄水池水洗、脫硫設(shè)備脫硫，以及低溫干燥機(jī)在5-15℃下進(jìn)行低溫干燥，制得復(fù)合高模量纖維。
實(shí)驗(yàn)例
實(shí)驗(yàn)對(duì)象：采用鋼絲纖維、鉛合金纖維、鈦合金纖維、碳化硅纖維、玻璃纖維、芳綸以及聚乙烯纖維與本申請(qǐng)的復(fù)合高模量纖維進(jìn)行對(duì)比。
實(shí)驗(yàn)要求：上述的鋼絲纖維、鉛合金纖維、鈦合金纖維、碳化硅纖維、玻璃纖維、芳綸、聚乙烯纖維以及本申請(qǐng)的高模量纖維的長(zhǎng)度一致，并且橫截面面積一致。
實(shí)驗(yàn)方法：通過(guò)對(duì)鋼絲纖維、鉛合金纖維、鈦合金纖維、碳化硅纖維、玻璃纖維、芳綸、聚乙烯纖維以及本申請(qǐng)的高模量纖維進(jìn)行強(qiáng)度拉伸測(cè)試和稱重，在本實(shí)驗(yàn)例中，鋼絲纖維、鉛合金纖維、鈦合金纖維、碳化硅纖維、玻璃纖維、芳綸、聚乙烯纖維以及本申請(qǐng)的高模量纖維強(qiáng)度測(cè)試方法為牽伸測(cè)試，并且牽伸測(cè)試可為電感應(yīng)熱牽伸或壓力下加熱牽伸。
具體結(jié)果如下表所示：
結(jié)合上表，對(duì)比不同的纖維在相同的實(shí)驗(yàn)方法下所得的數(shù)據(jù)，本發(fā)明的一種復(fù)合高模量纖維的模量達(dá)到392GPa，并且其強(qiáng)度和比重相對(duì)于鋼絲纖維、鉛合金纖維、鈦合金纖維、碳化硅纖維、玻璃纖維、芳綸和聚乙烯纖維，效果僅僅略差于芳綸和聚乙烯纖維。
本發(fā)明技術(shù)效果主要體現(xiàn)在以下方面：通過(guò)棉花、劍麻、亞麻、羊毛和兔毛經(jīng)過(guò)氫氧化鈉浸跡溶解制得粘膠，然后粘膠經(jīng)過(guò)壓榨、粉碎、老化、黃化、溶解、熟成、過(guò)濾、脫泡等工序，制得粘膠液，并與聚丙烯晴、丙烯晴、瀝青纖維、石墨烯、陶瓷粉和乳膠混合，制得混合粘膠液，最后通過(guò)噴絲口噴出絲線經(jīng)過(guò)硫酸、硫酸鈉和硫酸鋅制得的酸性凝固浴液中凝固成纖維絲線，并將纖維絲線經(jīng)過(guò)低溫干燥，制得了模量高，強(qiáng)度大和比重小的高模量纖維，適用于紡織業(yè)生產(chǎn)。
當(dāng)然，以上只是本發(fā)明的典型實(shí)例，除此之外，本發(fā)明還可以有其它多種具體實(shí)施方式，凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。