一种皮芯结构复合纤维及其制备方法与流程

本发明涉及纤维制造和复合材料，尤其涉及一种皮芯结构复合纤维及其制备方法。背景技术：1、现有技术中，很多单一的纤维都或多或少某方面存在缺陷，例如：芳纶具有较好的耐热性能、良好的机械性能、纺丝织造性能以及相对较高的吸湿性能，其缺点是耐光老化性能不足。常规的方法是在制造过程中添加耐光剂减缓光老化，代价是牺牲部分机械性能。2、常规聚酰亚胺纤维断裂强度及初始模量相对较低；可塑性聚酰亚胺纤维耐热性能差；高耐热聚酰亚胺纤维伸长率低等各有优缺点。针对此种情况，在不改变聚酰亚胺纤维原始性能的情况下，综合提高聚酰亚胺纤维的伸长率、强度、模量、优化手感等性能的研究很有意义。3、碳纤维力学性能优异，在航空、航天、建筑、体育、汽车、医疗等领域有着广泛的应用，同时碳纤维也存在一定的缺陷，如抗疲劳性能和耐腐蚀性能。碳纤维具有较高的强度和刚性，因此其抗疲劳性能较差。在重复加载或交变应力作用下，碳纤维容易出现疲劳裂纹，并且裂纹会逐渐扩展，最终导致材料破坏；碳纤维与高强度钛合金、铝合金、不锈钢等结构材料连接时，在界面形成了电偶腐蚀和缝隙腐蚀。4、现有技术中市面上大部分碳纤维存在抗疲劳性能和耐腐蚀性能不足。常规的方法是改变碳纤维的加工方式，采用缠绕的方法将碳纤维缠绕在工件表面，改变了碳纤维在工件中的受力方向，工件的抗疲劳性能转变成碳纤维抗拉强度的衰减速率。技术实现思路1、本发明的目的在于，针对现有技术的上述不足，提出一种皮芯结构复合纤维及其制备方法。2、本发明的一种皮芯结构复合纤维，芯体纤维表面均匀包裹皮层聚酰亚胺膜。3、进一步的，所述芯体纤维为芳纶纤维、碳纤维、聚酰亚胺纤维中的一种。4、进一步的，合成皮层聚酰亚胺膜的聚酰胺酸溶液的二胺单体选自4，4-二氨基二苯醚oda、对苯二胺pda、4，4-二氨基对苯甲烷mda、己二胺hda、3，5-二氨基苯甲酸daba、2,4-双[(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷中的一种或几种；5、合成皮层聚酰亚胺膜的聚酰胺酸溶液的二酐单体选自均苯四甲酸二酐pmda、联苯四甲酸二酐bpda、4，4-联苯醚二酐odpa、二苯酮四酸二酐btda的一种或多种。6、进一步的，合成皮层聚酰亚胺膜的聚酰胺酸溶液浓度范围在10-30wt％。7、进一步的，合成皮层聚酰亚胺膜的聚酰胺酸溶液中添加有色浆。8、进一步的，芳纶纤维包含芳纶1313、芳纶1414、聚醚型芳纶中的一种或多种。9、进一步的，芯体聚酰亚胺纤维的伸长率范围在2-65％。10、进一步的，碳纤维种类包含碳纤维t300、t600、t700、t800、t1000中的一种或多种。11、一种如上述的一种皮芯结构复合纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：在溶剂中分散芯体纤维，将分散的单丝通过导辊从合成皮层聚酰亚胺膜的聚酰胺酸溶液中穿过，少量聚酰胺酸溶液附着在芯体纤维上，通过导辊引入热箱中环化，重复本步骤，直至芯体纤维表面均匀覆盖一层聚酰亚胺膜，得到特定的皮芯结构复合纤维。12、进一步的，合成皮层聚酰亚胺膜的聚酰胺酸溶液涂覆次数为1-30次。13、本发明通过选择聚酰胺酸溶液的种类和浓度、选择芯体纤维种类、聚酰胺酸溶液涂覆次数来定制相应功能的皮芯结构复合纤维。14、采用此种方法制备的皮芯结构聚酰亚胺-芳纶复合纤维同时结合了聚酰亚胺纤维和芳纶的特性，增强芳纶的耐老化性能、耐热性能，同时提升芳纶的强度与模量。15、采用此种方法制作的皮芯结构聚酰亚胺纤维同时结合了两种结构的聚酰亚胺纤维的特性，弥补了单一结构聚酰亚胺纤维在某一方面性能上的短板，同时保留各自的性能优势。16、采用此种方法制作的皮芯结构聚酰亚胺-碳纤维复合纤维同时结合了聚酰亚胺纤维和碳纤维的特性，增强碳纤维的抗疲劳性和耐腐蚀性能。技术特征：1.一种皮芯结构复合纤维，其特征在于，芯体纤维表面均匀包裹皮层聚酰亚胺膜。2.如权利要求1所述的一种皮芯结构复合纤维，其特征在于，所述芯体纤维为芳纶纤维、碳纤维、聚酰亚胺纤维中的一种。3.如权利要求1所述的一种皮芯结构复合纤维，其特征在于，合成皮层聚酰亚胺膜的聚酰胺酸溶液的二胺单体选自4，4-二氨基二苯醚oda、对苯二胺pda、4，4-二氨基对苯甲烷mda、己二胺hda、3，5-二氨基苯甲酸daba、2,4-双[(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷中的一种或几种；4.如权利要求1所述的一种皮芯结构复合纤维，其特征在于，合成皮层聚酰亚胺膜的聚酰胺酸溶液浓度范围在10-30wt％。5.如权利要求1所述的一种皮芯结构复合纤维，其特征在于，合成皮层聚酰亚胺膜的聚酰胺酸溶液中添加有色浆。6.如权利要求2所述的一种皮芯结构复合纤维，其特征在于，芳纶纤维包含芳纶1313、芳纶1414、聚醚型芳纶中的一种或多种。7.如权利要求2所述的一种皮芯结构复合纤维，其特征在于，芯体聚酰亚胺纤维的伸长率范围在2-65％。8.如权利要求2所述的一种皮芯结构复合纤维，其特征在于，碳纤维种类包含碳纤维t300、t600、t700、t800、t1000中的一种或多种。9.一种如权利要求1-8任一项所述的一种皮芯结构复合纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：在溶剂中分散芯体纤维，将分散的单丝通过导辊从合成皮层聚酰亚胺膜的聚酰胺酸溶液中穿过，少量聚酰胺酸溶液附着在芯体纤维上，通过导辊引入热箱中环化，重复本步骤，直至芯体纤维表面均匀覆盖一层聚酰亚胺膜，得到特定的皮芯结构复合纤维。10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，合成皮层聚酰亚胺膜的聚酰胺酸溶液涂覆次数为1-30次。技术总结本发明公开了一种皮芯结构复合纤维及其制备方法。本发明涉及纤维制造和复合材料技术领域。复合纤维为芯体纤维表面均匀包裹皮层聚酰亚胺膜。一种如上述的一种皮芯结构复合纤维的制备方法，包括如下步骤：在溶剂中分散芯体纤维，将分散的单丝通过导辊从合成皮层聚酰亚胺膜的聚酰胺酸溶液中穿过，少量聚酰胺酸溶液附着在芯体纤维上，通过导辊引入热箱中环化，重复本步骤，直至芯体纤维表面均匀覆盖一层聚酰亚胺膜，得到特定的皮芯结构复合纤维。复合纤维同时结合了聚酰亚胺纤维和芯体纤维的特性，保留各自的性能优势。技术研发人员：王士华,刘小念,郭涛,陶明东,苗岭,陆飞受保护的技术使用者：江苏奥神新材料股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29