本发明涉及一种新材料，更具体的说，涉及一种复合高模量纤维及其制备方法。
背景技术：
随着科学技术发展，人们在传统材料的基础上，根据现代科技的研究成果，开发出新材料。新材料按组分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料、先进复合材料四大类。按材料性能分为结构材料和功能材料。结构材料主要是利用材料的力学和理化性能，以满足高强度、高刚度、高硬度、耐高温、耐磨、耐蚀、抗辐照等性能要求；功能材料主要是利用材料具有的电、磁、声、光热等效应， 以实现某种功能，如半导体材料、磁性材料、光敏材料、热敏材料、隐身材料和制造原子弹、氢弹的核材料等。新材料在国防建设上作用重大。例如，超纯硅、砷化镓研制成功，导致大规模和超大规模集成电路的诞生，使计算机运算速度从每秒几十万次提高到现在的每秒百亿次以上；航空发动机材料的工作温度每提高100℃，推力可增大24%；隐身材料能吸收电磁波或降低武器装备的红外辐射，使敌方探测系统难以发现等等。
高湿模量粘胶纤维是新一代粘胶纤维。它克服了普通粘胶纤维湿态时被水溶胀，强度明显下降，织物洗涤揉搓时易变形，干燥后易收缩，使用中又逐渐伸长，尺寸稳定性差的缺点。是一种具有较高的强度、较低的伸长度和膨化度、较高的湿强度和湿模量的粘胶纤维。高湿模量纤维可以分为两类。一类为波里诺西克（polynosic）纤维。我国商品名为富强纤维，日本称之为虎木棉；另一类为变化型高湿模量粘胶纤维，其代表是奥地利Lenzing公司的莫代尔（Modal）纤维。
现有的一些纤维材料制作的雨衣以及由纤维丝织品制得的外套，由于现有的纤维皆为普通的纤维，其制得的雨衣由于塑性能力差，受到拉扯后，雨衣容易变长，变薄，但是不可以回弹收缩，使得雨衣恢复原来的状态，再者，现有的纤维材料制成的雨衣其刚度小，雨衣的拉扯限度小，容易断裂，或出现小孔，导致雨衣渗水漏水，其次，普通纤维制得的外套，人们在穿着的时候，由于外套的手感差、并且抗皱性差，不够坚固耐用，并且在清洗的时候缩水率大，影响了外套的正常尺寸，因此，综上所述，现有的纤维材料存在模量低，强度小和比重大的问题，不适用于纺织生产中。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明目的是提供一种模量高，强度大和比重小的复合高模量纤维。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种复合高模量纤维，由以下重量份数配比的材料制成，包括棉花100-120份、剑麻80-110份、亚麻90-110份、羊毛60-90份、兔毛60-90份、氢氧化钠40-60份、二硫化碳60-80份、聚丙烯晴30-60份、丙烯晴30-40份、沥青纤维20-40份、石墨烯23-37份、陶瓷粉21-31份、乳胶11-29份、硫酸10-18份、硫酸钠20-28份和硫酸锌25-37份。
进一步的，所述种复合高模量纤维由以下重量份数配比的材料制成，包括棉花120份、剑麻80份、亚麻90份、羊毛60份、兔毛60份、氢氧化钠40份、二硫化碳60份、聚丙烯晴30份、丙烯晴30份、沥青纤维20份、石墨烯23份、陶瓷粉21份、乳胶11份、硫酸10份、硫酸钠20份和硫酸锌25份。
进一步的，所述种复合高模量纤维由以下重量份数配比的材料制成，包括棉花100份、剑麻110份、亚麻110份、羊毛90份、兔毛90份、氢氧化钠60份、二硫化碳80份、聚丙烯晴60份、丙烯晴40份、沥青纤维40份、石墨烯37份、陶瓷粉31份、乳胶29份、硫酸18份、硫酸钠28份和硫酸锌37份。
进一步的，所述种复合高模量纤维由以下重量份数配比的材料制成，包括棉花110份、剑麻95份、亚麻95份、羊毛75份、兔毛75份、氢氧化钠50份、二硫化碳70份、聚丙烯晴45份、丙烯晴35份、沥青纤维30份、石墨烯30份、陶瓷粉26份、乳胶20份、硫酸14份、硫酸钠24份和硫酸锌31份。
本发明要解决的另一技术问题为提供一种复合高模量纤维的制备方法，包括以下步骤：
1）棉花100-120份、剑麻80-110份、亚麻90-110份、羊毛60-90份和兔毛60-90份放入水洗机内，经过水洗机反复清洗3-5轮，然后将水洗后的棉花、剑麻、亚麻、羊毛和兔毛送入烘干机内，在50-60℃的温度下热烘4-6小时，使得棉花、剑麻、亚麻、羊毛和兔毛干燥，备用；
2）取氢氧化钠40-60份按重量比例1:5添加水进行稀释，制得浓度为20%的稀氢氧化钠熔液，然后将步骤1）干燥后的棉花、剑麻、亚麻、羊毛和兔毛放入浓度为20%的稀氢氧化钠熔液，使得棉花、剑麻、亚麻、羊毛和兔毛溶解，制得粘稠的粘胶，备用；
3）将步骤2）制得的黏胶筒通过压榨机将粘胶内的氢氧化钠溶液压榨去除，制得粘胶块，然后将粘胶块通过粉碎机进行粉碎，制得疏松的絮状粘胶，最后将絮状粘胶暴露在空气下，使得絮状粘胶在空气中氧气的作用下氧化老化，备用；
4）将步骤3）氧化老化后的絮状粘胶放入反应釜内，然后取二硫化碳60-80份注入反应釜，使得二硫化碳与絮状粘胶反应生成纤维素黄酸酯，备用；
5）将步骤4制得的纤维素黄酸酯在浓度为18%的稀碱液内浸泡溶解，制得粘胶液，并将粘胶液静置放置在温度为40-43℃的箱体内，持续18-30个小时，使得粘胶液熟成，然后将熟成的粘胶液通过脱泡和过滤处理，使得粘胶液中的气泡和杂质清除，备用；
6）取聚丙烯晴30-60份、丙烯晴30-40份、沥青纤维20-40份、石墨烯23-37份、陶瓷粉21-31份和乳胶11-29份投入熔炉内，经过107-125℃的高温熔融，经过均匀搅拌，制得辅助胶液，然后与步骤5）中制得的粘胶液混合，并通过搅拌机搅拌均匀，制得混合粘胶液，备用；
7）取硫酸10-18份、硫酸钠20-28份和硫酸锌25-37份混合制得酸性凝固浴液，然后将步骤6）中的混合粘胶液通过喷丝孔喷出，并落入酸性凝固浴液中，粘胶液中的碱性与酸中和，混合粘胶液凝固成丝，制得纤维丝，备用；
8）将步骤7）制得的纤维丝经过蓄水池水洗、脱硫设备脱硫，以及低温干燥机在5-15℃下进行低温干燥，制得复合高模量纤维。
本发明技术效果主要体现在以下方面：通过棉花、剑麻、亚麻、羊毛和兔毛经过氢氧化钠浸迹溶解制得粘胶，然后粘胶经过压榨、粉碎、老化、黄化、溶解、熟成、过滤、脱泡等工序，制得粘胶液，并与聚丙烯晴、丙烯晴、沥青纤维、石墨烯、陶瓷粉和乳胶混合，制得混合粘胶液，最后通过喷丝口喷出丝线经过硫酸、硫酸钠和硫酸锌制得的酸性凝固浴液中凝固成纤维丝线，并将纤维丝线经过低温干燥，制得了模量高，强度大和比重小的高模量纤维，适用于纺织业生产。
具体实施方式
实施例1
一种复合高模量纤维，由以下重量份数配比的材料制成，包括棉花120份、剑麻80份、亚麻90份、羊毛60份、兔毛60份、氢氧化钠40份、二硫化碳60份、聚丙烯晴30份、丙烯晴30份、沥青纤维20份、石墨烯23份、陶瓷粉21份、乳胶11份、硫酸10份、硫酸钠20份和硫酸锌25份。
一种复合高模量纤维的制备方法，包括以下步骤：
1）棉花120份、剑麻80份、亚麻90份、羊毛60份和兔毛60份放入水洗机内，经过水洗机反复清洗3轮，然后将水洗后的棉花、剑麻、亚麻、羊毛和兔毛送入烘干机内，在50℃的温度下热烘4小时，使得棉花、剑麻、亚麻、羊毛和兔毛干燥，备用；
2）取氢氧化钠40份按重量比例1:5添加水进行稀释，制得浓度为20%的稀氢氧化钠熔液，然后将步骤1）干燥后的棉花、剑麻、亚麻、羊毛和兔毛放入浓度为20%的稀氢氧化钠熔液，使得棉花、剑麻、亚麻、羊毛和兔毛溶解，制得粘稠的粘胶，备用；
3）将步骤2）制得的黏胶筒通过压榨机将粘胶内的氢氧化钠溶液压榨去除，制得粘胶块，然后将粘胶块通过粉碎机进行粉碎，制得疏松的絮状粘胶，最后将絮状粘胶暴露在空气下，使得絮状粘胶在空气中氧气的作用下氧化老化，备用；
4）将步骤3）氧化老化后的絮状粘胶放入反应釜内，然后取二硫化碳60份注入反应釜，使得二硫化碳与絮状粘胶反应生成纤维素黄酸酯，备用；
5）将步骤4制得的纤维素黄酸酯在浓度为18%的稀碱液内浸泡溶解，制得粘胶液，并将粘胶液静置放置在温度为40℃的箱体内，持续18个小时，使得粘胶液熟成，然后将熟成的粘胶液通过脱泡和过滤处理，使得粘胶液中的气泡和杂质清除，备用；
6）取聚丙烯晴30份、丙烯晴30份、沥青纤维20份、石墨烯23份、陶瓷粉21份和乳胶11份投入熔炉内，经过107℃的高温熔融，经过均匀搅拌，制得辅助胶液，然后与步骤5）中制得的粘胶液混合，并通过搅拌机搅拌均匀，制得混合粘胶液，备用；
7）取硫酸10份、硫酸钠20份和硫酸锌25份混合制得酸性凝固浴液，然后将步骤6）中的混合粘胶液通过喷丝孔喷出，并落入酸性凝固浴液中，粘胶液中的碱性与酸中和，混合粘胶液凝固成丝，制得纤维丝，备用；
8）将步骤7）制得的纤维丝经过蓄水池水洗、脱硫设备脱硫，以及低温干燥机在5℃下进行低温干燥，制得复合高模量纤维。
实施例2
一种复合高模量纤维，由以下重量份数配比的材料制成，包括棉花100份、剑麻110份、亚麻110份、羊毛90份、兔毛90份、氢氧化钠60份、二硫化碳80份、聚丙烯晴60份、丙烯晴40份、沥青纤维40份、石墨烯37份、陶瓷粉31份、乳胶29份、硫酸18份、硫酸钠28份和硫酸锌37份。
一种复合高模量纤维的制备方法，包括以下步骤：
1）棉花100份、剑麻110份、亚麻110份、羊毛90份和兔毛90份放入水洗机内，经过水洗机反复清洗5轮，然后将水洗后的棉花、剑麻、亚麻、羊毛和兔毛送入烘干机内，在60℃的温度下热烘6小时，使得棉花、剑麻、亚麻、羊毛和兔毛干燥，备用；
2）取氢氧化钠60份按重量比例1:5添加水进行稀释，制得浓度为20%的稀氢氧化钠熔液，然后将步骤1）干燥后的棉花、剑麻、亚麻、羊毛和兔毛放入浓度为20%的稀氢氧化钠熔液，使得棉花、剑麻、亚麻、羊毛和兔毛溶解，制得粘稠的粘胶，备用；
3）将步骤2）制得的黏胶筒通过压榨机将粘胶内的氢氧化钠溶液压榨去除，制得粘胶块，然后将粘胶块通过粉碎机进行粉碎，制得疏松的絮状粘胶，最后将絮状粘胶暴露在空气下，使得絮状粘胶在空气中氧气的作用下氧化老化，备用；
4）将步骤3）氧化老化后的絮状粘胶放入反应釜内，然后取二硫化碳80份注入反应釜，使得二硫化碳与絮状粘胶反应生成纤维素黄酸酯，备用；
5）将步骤4制得的纤维素黄酸酯在浓度为18%的稀碱液内浸泡溶解，制得粘胶液，并将粘胶液静置放置在温度为43℃的箱体内，持续30个小时，使得粘胶液熟成，然后将熟成的粘胶液通过脱泡和过滤处理，使得粘胶液中的气泡和杂质清除，备用；
6）取聚丙烯晴60份、丙烯晴40份、沥青纤维40份、石墨烯37份、陶瓷粉31份和乳胶29份投入熔炉内，经过125℃的高温熔融，经过均匀搅拌，制得辅助胶液，然后与步骤5）中制得的粘胶液混合，并通过搅拌机搅拌均匀，制得混合粘胶液，备用；
7）取硫酸18份、硫酸钠28份和硫酸锌37份混合制得酸性凝固浴液，然后将步骤6）中的混合粘胶液通过喷丝孔喷出，并落入酸性凝固浴液中，粘胶液中的碱性与酸中和，混合粘胶液凝固成丝，制得纤维丝，备用；
8）将步骤7）制得的纤维丝经过蓄水池水洗、脱硫设备脱硫，以及低温干燥机在15℃下进行低温干燥，制得复合高模量纤维。
实施例3
一种复合高模量纤维，由以下重量份数配比的材料制成，包括棉花110份、剑麻95份、亚麻95份、羊毛75份、兔毛75份、氢氧化钠50份、二硫化碳70份、聚丙烯晴45份、丙烯晴35份、沥青纤维30份、石墨烯30份、陶瓷粉26份、乳胶20份、硫酸14份、硫酸钠24份和硫酸锌31份。
一种复合高模量纤维的制备方法，包括以下步骤：
1）棉花1010份、剑麻95份、亚麻95份、羊毛75份和兔毛75份放入水洗机内，经过水洗机反复清洗4轮，然后将水洗后的棉花、剑麻、亚麻、羊毛和兔毛送入烘干机内，在55℃的温度下热烘5小时，使得棉花、剑麻、亚麻、羊毛和兔毛干燥，备用；
2）取氢氧化钠50份按重量比例1:5添加水进行稀释，制得浓度为20%的稀氢氧化钠熔液，然后将步骤1）干燥后的棉花、剑麻、亚麻、羊毛和兔毛放入浓度为20%的稀氢氧化钠熔液，使得棉花、剑麻、亚麻、羊毛和兔毛溶解，制得粘稠的粘胶，备用；
3）将步骤2）制得的黏胶筒通过压榨机将粘胶内的氢氧化钠溶液压榨去除，制得粘胶块，然后将粘胶块通过粉碎机进行粉碎，制得疏松的絮状粘胶，最后将絮状粘胶暴露在空气下，使得絮状粘胶在空气中氧气的作用下氧化老化，备用；
4）将步骤3）氧化老化后的絮状粘胶放入反应釜内，然后取二硫化碳70份注入反应釜，使得二硫化碳与絮状粘胶反应生成纤维素黄酸酯，备用；
5）将步骤4制得的纤维素黄酸酯在浓度为18%的稀碱液内浸泡溶解，制得粘胶液，并将粘胶液静置放置在温度为42℃的箱体内，持续24个小时，使得粘胶液熟成，然后将熟成的粘胶液通过脱泡和过滤处理，使得粘胶液中的气泡和杂质清除，备用；
6）取聚丙烯晴45份、丙烯晴35份、沥青纤维30份、石墨烯30份、陶瓷粉26份和乳胶20份投入熔炉内，经过116℃的高温熔融，经过均匀搅拌，制得辅助胶液，然后与步骤5）中制得的粘胶液混合，并通过搅拌机搅拌均匀，制得混合粘胶液，备用；
7）取硫酸14份、硫酸钠24份和硫酸锌31份混合制得酸性凝固浴液，然后将步骤6）中的混合粘胶液通过喷丝孔喷出，并落入酸性凝固浴液中，粘胶液中的碱性与酸中和，混合粘胶液凝固成丝，制得纤维丝，备用；
8）将步骤7）制得的纤维丝经过蓄水池水洗、脱硫设备脱硫，以及低温干燥机在5-15℃下进行低温干燥，制得复合高模量纤维。
实验例
实验对象：采用钢丝纤维、铅合金纤维、钛合金纤维、碳化硅纤维、玻璃纤维、芳纶以及聚乙烯纤维与本申请的复合高模量纤维进行对比。
实验要求：上述的钢丝纤维、铅合金纤维、钛合金纤维、碳化硅纤维、玻璃纤维、芳纶、聚乙烯纤维以及本申请的高模量纤维的长度一致，并且横截面面积一致。
实验方法：通过对钢丝纤维、铅合金纤维、钛合金纤维、碳化硅纤维、玻璃纤维、芳纶、聚乙烯纤维以及本申请的高模量纤维进行强度拉伸测试和称重，在本实验例中，钢丝纤维、铅合金纤维、钛合金纤维、碳化硅纤维、玻璃纤维、芳纶、聚乙烯纤维以及本申请的高模量纤维强度测试方法为牵伸测试，并且牵伸测试可为电感应热牵伸或压力下加热牵伸。
具体结果如下表所示：
结合上表，对比不同的纤维在相同的实验方法下所得的数据，本发明的一种复合高模量纤维的模量达到392GPa，并且其强度和比重相对于钢丝纤维、铅合金纤维、钛合金纤维、碳化硅纤维、玻璃纤维、芳纶和聚乙烯纤维，效果仅仅略差于芳纶和聚乙烯纤维。
本发明技术效果主要体现在以下方面：通过棉花、剑麻、亚麻、羊毛和兔毛经过氢氧化钠浸迹溶解制得粘胶，然后粘胶经过压榨、粉碎、老化、黄化、溶解、熟成、过滤、脱泡等工序，制得粘胶液，并与聚丙烯晴、丙烯晴、沥青纤维、石墨烯、陶瓷粉和乳胶混合，制得混合粘胶液，最后通过喷丝口喷出丝线经过硫酸、硫酸钠和硫酸锌制得的酸性凝固浴液中凝固成纤维丝线，并将纤维丝线经过低温干燥，制得了模量高，强度大和比重小的高模量纤维，适用于纺织业生产。
当然，以上只是本发明的典型实例，除此之外，本发明还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。