一种用于z箍缩丝阵负载的自适应纤维及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于Z箍缩丝阵负载领域，具体涉及一种用于Z箍缩丝阵负载的自适应纤 维及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 在Z箍缩驱动惯性约束聚变研究中，丝阵是目前较理想的负载，它在脉冲功率装 置大电流作用下形成等离子体，在洛伦兹力的作用下，向内快速箍缩，产生高温、高密度等 离子体。超细丝的直径均匀性、超细丝在电极的径向和角向的均匀排布及超细丝的直线度 等丝阵初始状态的精密控制是获得高对称性、高功能及高能量辐射源的关键。
[0003] 丝阵在驱动装置靶室中的安装是在常压下进行的，而大电流加载是在真空状态下 进行的。随着靶室真空度的提高，丝阵阴阳电极间距随着装置阴阳极间距的缩短而缩短，需 要采用弹性物质预伸长补偿技术(简称自适应技术)保持超细丝的绷直状态。在以往的实验 中，采用单根弹性物质与多组超细丝组合的自适应技术来完成装配过程，所用弹性物质的 直径和弹性模量较大，长时间后的应力稳定性及回弹率不能满足要求。并且随着功能涂层 丝阵需求的发展，超细丝材经过二次功能化，丝材的力学性能大幅度下降，丝材的单头长度 只有10cm范围内。采用以往的单根弹性物质与多组超细丝组合的自适应技术无法完成装 配过程，因此需要研制出具有适当的弹性模量及直径，应力稳定性及回弹率高，并具有良好 的耐老化性能的弹性物质。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的一个技术问题是提供一种用于Z箍缩丝阵负载的自适应纤维，本 发明要解决的另一个技术问题是提供一种用于Z箍缩丝阵负载的自适应纤维的制备方法。 [0005] 本发明的用于Z箍缩丝阵负载的自适应纤维，其特点是，所述的自适应纤维原料 采用预聚体和扩链剂，预聚体和扩链剂的摩尔比为1:1 ;所述的预聚体为聚氨酯，聚氨酯由 脂肪族低聚物二醇和二异氰酸酯经化学反应生成，脂肪族低聚物二醇与二异氰酸酯的摩尔 比为1:2 ;所述的扩链剂为芳香族二胺。
[0006] 所述的脂肪族低聚物二醇包括聚酯二元醇、聚醚二醇、聚烯烃二醇、聚碳酸酯二醇 中的一种。
[0007] 所述的低聚物二醇的数均分子量范围为500~10000。
[0008] 所述的聚酯二元醇为己二酸丁二醇缩聚二醇或聚e-己内酯二元醇。
[0009] 所述的聚醚二醇为聚四氢呋喃二醇或四氢呋喃-环氧丙烷二元共聚物二醇。
[0010] 所述的聚烯烃二醇为聚丁二烯二醇。
[0011] 所述的二异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯、1，5-萘二异氰酸酯、苯二亚甲基 二异氰酸酯、3, 3 二甲基-4,4<-联苯二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯或3, 3 二甲 基-4, 4 z -二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种。
[0012] 所述的芳香族二胺为3,3 z -二氯-4,4 z二氨基二苯甲烷、对苯二胺、对苯二甲酰 胺或二氨基二苯基甲烷中的一种。
[0013] 本发明的用于Z箍缩丝阵负载的自适应纤维的制备方法，其特点是，包括以下步 骤： a. 预聚，将低聚物二醇和二异氰酸酯按照1:2的摩尔比进行混合反应，生成两端含有 异氰酸酯基的预聚体； b. 扩链，将有机二胺与步骤a生成的预聚体两端的异氰酸酯基进行化学反应，各预聚 体链接成聚氨酯，生成纺丝原液； c. 纺丝，将步骤b生成的纺丝原液用精确齿轮栗均匀地压入纺丝头，通过喷丝板的小 孔挤出，形成纺丝原液细流； d. 固化丝束，将步骤c生成的纺丝原液细流流入甬道并利用甬道中的高温气体将纺 丝原液细流中的溶剂N，N-二甲基甲酰胺从纺丝原液细流中蒸发出来，直至纺丝原液细流 凝固成丝； 或将步骤c生成的纺丝原液细流喷入由水和溶剂N，N-二甲基甲酰胺混合而成的凝固 浴中，通过纺丝原液细流中溶剂在凝固浴中的扩散，使纺丝原液细流凝固成丝； e. 最后将各单丝集束、上油，卷绕成丝锭，得到所需。
[0014] 本发明的用于Z箍缩丝阵负载的自适应纤维具有高回弹性、高应力稳定性，自适 应纤维分子主链为软、硬链段的交替结构。脂肪族低聚物二醇形成高弹态软链段，其玻璃化 温度远低于室温，软链段之间能够滑移，在外力作用下可以被拉长，软链段赋予纤维高伸长 率，其断裂伸长率可达300%~800% ;由高对称性的芳香族二异氰酸酯与高对称性的芳香族 二胺扩链剂，构成在室温下处于玻璃态或半结晶态、乃至结晶态的硬链段，若干相邻的硬链 段通过氢键等分子间相互作用力结合在一起，起到"缔结"点的作用，保证在拉伸过程中只 发生软链段的相对运动，避免整个分子链之间产生滑移，赋予纤维高尺寸稳定性(多次拉伸 也能保证尺寸稳定)、高回弹率（95%以上）和高应力稳定性(应力随时间的变化很小)。
[0015] 本发明的用于Z箍缩丝阵负载的自适应纤维具有如下优点和有益效果：（1)丝阵 装配可能需要经过多次操作才能满足要求，每次装配都需要牵伸纤维。本发明的用于Z箍 缩丝阵负载的自适应纤维是一种具有高回弹率的纤维，能够保证每次牵伸、装配前都具有 相同长度和张力，从而保证丝阵装配精度。（2)在丝阵的整个服役期间，本发明的用于Z箍 缩丝阵负载的自适应纤维不会出现明显的应力松弛，其回弹应力能长期保持不变，从而很 好的保证了丝阵的直线度。（3)本发明的用于Z箍缩丝阵负载的自适应纤维在各种高分子 纤维中的弹性较好，粘弹性较低，是丝阵装载纤维的较优选择。（4)本发明的用于Z箍缩丝 阵负载的自适应纤维的制备工艺简单，原料容易获取。
【具体实施方式】
[0016] 以下实施例仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。有关技术领域的人员在 不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化、替换和变型，因此同等的技术 方案也属于本发明的范畴。
[0017] 实施例1 将50摩尔分子量为500的聚四氢呋喃二醇（PTMG)加入到配有搅拌器、温度计、真空系 统和电加热套的反应釜中，升温至105°C，高真空度下脱水2h，直至水含量低于0. 05%，然后 冷却至60°C，解除真空，加入100摩尔二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI )，保持恒定温度80°C的 情况下，保温反应2h。脱泡后，即得预聚物。用50摩尔的3,3<_二氯_4,4<二氨基二苯 甲烷（MOCA)与预聚体进行扩链反应，然后选择溶液干法来进行纺丝成形加工。
[0018] 实施例2 将62摩尔分子量为1000的聚四氢呋喃二醇（PTMG)加入到配有搅拌器、温度计、真空 系统和电加热套的反应釜中，升温至105°C，高真空度下脱水2h，直至水含量低于0. 05%，然 后冷却至60°C，解除真空，加入124摩尔二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI)，保持恒定温度80°C 的情况下，保温反应2h。脱泡后，即得预聚物。用62摩尔的扩链剂3,3<-二氯-4,4<二 氨基二苯甲烷（M0CA)与预聚体进行扩链反应，然后选择溶液干法来进行纺丝成形加工。
[0019] 实施例3 将71摩尔分子量为2000的聚四氢呋喃二醇（PTMG)加入到配有搅拌器、温度计、真空 系统和电加热套的反应釜中，升温至105°C，高真空度下脱水2h，直至水含量低于0. 05%，然 后冷却至60°C，解除真空，加入142摩尔二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI)，保持恒定温度80°C 的情况下，保温反应2h。脱泡后，即得预聚物。用71摩尔的扩链剂3,3<-二氯-4,4<二 氨基二苯甲烷（M0CA)与预聚体进行扩链反应，然后选择溶液干法来进行纺丝成形加工。
[0020] 实施例4 将71摩尔分子量为3000的聚四氢呋喃二醇（PTMG)加入到配有搅拌器、温度计、真空 系统和电加热套的反应釜中，升温至105°C，高真空度下脱水2h，直至水含量低于0. 05%，然 后冷却至60°C，解除真空，加入142摩尔二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI)，保持恒定温度80°C 的情况下，保温反应2h。脱泡后，即得预聚物。用71摩尔的扩链剂3,3<-二氯-4,4<二 氨基二苯甲烷（M0CA)与预聚体进行扩链反应，然后选择溶液干法来进行纺丝成形加工。
[0021] 实施例5 将71摩尔分子量为5000的聚四氢呋喃二醇（PTMG)加入到配有搅拌器、温度计、真空