一种耐瞬时高温人造草丝纤维及其制备工艺的制作方法

本发明涉及一种耐瞬时高温人造草丝纤维及制备工艺，属于人工草坪技术领域。

背景技术：

目前在利用基于高分子聚合物制备的人造草丝为基础的人工草草坪对诸如冶金行业、机场、道路等环境进行绿化作业时，由于生产产品存放、运输、设备运行及人工进行积雪清理、地面烘干等作业时，人工草坪造往往需要在短时间内承受剧烈温度变化、瞬时的高温物体烧灼及高温高压气流吹动等恶劣工作环境，而当前所使用的人工草丝往往就均为以于pe聚乙烯，pp聚丙烯和pa聚酰胺为原材料制备得到，虽然可以满足使用的需要，但当前的人工草丝使用时极易因高温、低温及雨雪腐蚀等因素而老化破损现象严重，从而严重影响了人工草坪使用寿命和环境适应性，而针对这一现象，当前往往是在人工草丝加工完成后，再在人工草丝表面包覆一层树脂防护材料，以提高耐候性，如专利申请好为“2018212134693”的“一种中间凸起防开裂人工草丝”，虽然一定程度提高了耐候性能，但加工难度大，且外表面的防护层易因因摩擦当脱落，因此耐候性依然相对较差。

因此针对这一问题，迫切需要开高耐候人工草坪用复合草丝及制备工艺，以满足实际使用的需要。

技术实现要素：

本发明目的就在于克服上述不足，提供一种耐瞬时高温人造草丝纤维及其制备工艺，本发明一方面有效的提高了人工草丝结构强度、任性及抗磨损、耐高温、低温及酸碱腐蚀能力，从而极大的提高人工草丝使用可靠性、稳定性及使用寿命，另一方面较传统的人工草丝生产，有效的提高了生产效率，并有助于降低生产成本和生产劳动强度。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现：

一种耐瞬时高温人造草丝纤维，由以下下列质量百分比物质构成：

石墨纤维：15％-35％、聚脲10％-30％、硬质无机颗粒填料5％-10％、聚间苯二甲酰间苯二胺3％-9％、偶联剂1.1％-3.1％、抗氧化剂1.1％-1.8％、抗紫外线剂0.5％-1.3％，余量为人造草丝纤维。

进一步的，所述人造草丝纤维最大宽度不大于3毫米，所述石墨纤维直径不大于1毫米，每至少一条人造草丝纤维和一条石墨纤维构成一个草丝单元。

进一步的，所述个草丝单元中，所述人造草丝纤维与石墨纤维间采用平行分布及绞合连接任意一种方式连接，且当人造草丝纤维与石墨纤维间平行分布时，人造草丝纤维与石墨纤维间间距为0-1毫米，石墨纤维直径为人造草丝直径的0.1-0.5倍。

进一步的，所述个草丝单元中，所述人造草丝纤维两条及两条以上时，各人造草丝纤维环绕并报复在石墨纤维外，并采用平行分布及绞合连接任意一种方式连接。

进一步的，所述硬质无机颗粒填料为10-100目陶瓷粉末及石英砂中的任意一种。

进一步的，所述的人造草丝纤维材质为pe聚乙烯，pp聚丙烯和pa聚酰胺中任意一种。

进一步的，所述的偶联剂为硅烷类、钛酸酯中的任意一种；所述抗氧化剂为bha、bht中的任意一种；所述抗紫外线剂为二苯甲酮类、苯并三唑类化合物中的任意一种。

一种耐瞬时高温人造草丝纤维的制备工艺，包括如下步骤：

s1，制备草丝单元，首先将石墨纤维、人造草丝纤维同时添加到绞合机中，对石墨纤维、人造草丝纤进行绞合作业，并对绞合作业后得到的草丝单元进行牵引至下一步骤，同时将聚脲、硬质无机颗粒填料、聚间苯二甲酰间苯二胺、偶联剂、抗氧化剂及抗紫外线剂混合均匀并加热至熔融态，得到液态基料并保温储存；

s2，拉丝塑性，将s1步骤制备的的草丝单元和液态基料一同添加到拉丝机中，并使液态基料包覆在人造草丝纤外，然后对草丝单元和液态基料混合物进行拉丝作业，且拉丝作业方向与草丝单元轴线平行分布，从拉丝机中拉丝出的丝状混合物直接浸入到浓度为10-25wt％温度为80℃-100℃的氨基酸离子液体水溶液中进行初步塑性，完成初步塑性后再以温度为60℃-80℃，压力为0.1-0.5mpa的惰性气体进行干燥作业，得到草丝纤维毛坯；

s3，成型加工，将s2步骤制备的草丝纤维毛坯根据使用需要长度进行裁切作业，从而得到成品草丝。

进一步的，所述s2步骤中进行牵引作业时，拉伸比为1∶2-3.5，回缩比为0.91-0.98。

进一步的，所述氨基酸离子液体水溶液中，氨基酸离子液体为l-脯氨酸例子液体及l-苯丙氨酸例子液体中的任意一种。

进一步的，所述s2步骤中，在氨基酸离子液体水溶液中进行初步塑性时，另对氨基酸离子液体水溶液进行超声波震荡，且震荡方向与拉丝牵引方向呈45°-90°夹角。

本发明一方面有效的提高了人工草丝结构强度、任性及抗磨损、耐高温、低温及酸碱腐蚀能力，从而极大的提高人工草丝使用可靠性、稳定性及使用寿命，另一方面较传统的人工草丝生产，有效的提高了生产效率，并有助于降低生产成本和生产劳动强度。

附图说明

图1为本发明方法流程图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示一种耐瞬时高温人造草丝纤维，由以下下列质量百分比物质构成：

石墨纤维：15％、聚脲10％、硬质无机颗粒填料5％、聚间苯二甲酰间苯二胺3％、偶联剂1.1％、抗氧化剂1.1％、抗紫外线剂0.5％，余量为人造草丝纤维。

需要重点说明的，所述人造草丝纤维最大宽度不大于3毫米，所述石墨纤维直径不大于1毫米，每至少一条人造草丝纤维和一条石墨纤维构成一个草丝单元。

进一步优化的，所述个草丝单元中，所述人造草丝纤维与石墨纤维间采用平行分布且人造草丝纤维与石墨纤维间间距为1毫米，石墨纤维直径为人造草丝直径的0.1倍。所述个草丝单元中，所述人造草丝纤维两条及两条以上时，各人造草丝纤维环绕并报复在石墨纤维外，并采用平行分布连接。

本实施例中，所述硬质无机颗粒填料为10-100目陶瓷粉末，所述的人造草丝纤维材质为pe聚乙烯，所述的偶联剂为硅烷类偶联剂；所述抗氧化剂为bha；所述抗紫外线剂为二苯甲酮类抗紫外线剂。

本发明在生成过程中的的制备工艺，包括如下步骤：

s1，制备草丝单元，首先将石墨纤维、人造草丝纤维同时添加到绞合机中，对石墨纤维、人造草丝纤进行绞合作业，并对绞合作业后得到的草丝单元进行牵引至下一步骤，同时将聚脲、硬质无机颗粒填料、聚间苯二甲酰间苯二胺、偶联剂、抗氧化剂及抗紫外线剂混合均匀并加热至熔融态，得到液态基料并保温储存；

s2，拉丝塑性，将s1步骤制备的的草丝单元和液态基料一同添加到拉丝机中，并使液态基料包覆在人造草丝纤外，然后对草丝单元和液态基料混合物进行拉丝作业，且拉丝作业方向与草丝单元轴线平行分布，从拉丝机中拉丝出的丝状混合物直接浸入到浓度为10wt％温度为80℃的氨基酸离子液体水溶液中进行初步塑性，完成初步塑性后再以温度为60℃，压力为0.1mpa的惰性气体进行干燥作业，得到草丝纤维毛坯；进行牵引作业时，拉伸比为1∶2，回缩比为0.91。在氨基酸离子液体水溶液中进行初步塑性时，另对氨基酸离子液体水溶液进行超声波震荡，且震荡方向与拉丝牵引方向呈45°夹角。

上述采用的惰性气体为氮气及二氧化碳中的任意一种。

s3，成型加工，将s2步骤制备的草丝纤维毛坯根据使用需要长度进行裁切作业，从而得到成品草丝。

进一步优化的，所述氨基酸离子液体水溶液中，氨基酸离子液体为l一脯氨酸例子液体。

实施例2

如图1所示一种耐瞬时高温人造草丝纤维，由以下下列质量百分比物质构成：

石墨纤维：35％、聚脲30％、硬质无机颗粒填料10％、聚间苯二甲酰间苯二胺9％、偶联剂3.1％、抗氧化剂1.8％、抗紫外线剂1.3％，余量为人造草丝纤维。

重点说明的，所述人造草丝纤维最大宽度不大于3毫米，所述石墨纤维直径不大于1毫米，每至少一条人造草丝纤维和一条石墨纤维构成一个草丝单元，且所述个草丝单元中，所述人造草丝纤维与石墨纤维间采用绞合连接，石墨纤维直径为人造草丝直径的0.5倍。

进一步优化的，所述个草丝单元中，所述人造草丝纤维两条及两条以上时，各人造草丝纤维环绕并报复在石墨纤维外，并采用绞合连接，所述硬质无机颗粒填料为10-100目石英砂，所述的人造草丝纤维材质为pp聚丙烯。

此外，所述的偶联剂为钛酸酯类偶联剂；所述抗氧化剂为bht；所述抗紫外线剂为苯并三唑类化合物。

本实施的一种耐瞬时高温人造草丝纤维的制备工艺，包括如下步骤：

s1，制备草丝单元，首先将石墨纤维、人造草丝纤维同时添加到绞合机中，对石墨纤维、人造草丝纤进行绞合作业，并对绞合作业后得到的草丝单元进行牵引至下一步骤，同时将聚脲、硬质无机颗粒填料、聚间苯二甲酰间苯二胺、偶联剂、抗氧化剂及抗紫外线剂混合均匀并加热至熔融态，得到液态基料并保温储存；

s2，拉丝塑性，将s1步骤制备的的草丝单元和液态基料一同添加到拉丝机中，并使液态基料包覆在人造草丝纤外，然后对草丝单元和液态基料混合物进行拉丝作业，且拉丝作业方向与草丝单元轴线平行分布，从拉丝机中拉丝出的丝状混合物直接浸入到浓度为25wt％温度为100℃的氨基酸离子液体水溶液中进行初步塑性，完成初步塑性后再以温度为80℃，压力为0.5mpa的惰性气体进行干燥作业，得到草丝纤维毛坯；

s3，成型加工，将s2步骤制备的草丝纤维毛坯根据使用需要长度进行裁切作业，从而得到成品草丝。

值得注意的，所述s2步骤中进行牵引作业时，拉伸比为1∶3.5，回缩比为0.98。

进一步的，所述氨基酸离子液体水溶液中，氨基酸离子液体为l-苯丙氨酸例子液体。

同时，所述s2步骤中，在氨基酸离子液体水溶液中进行初步塑性时，另对氨基酸离子液体水溶液进行超声波震荡，且震荡方向与拉丝牵引方向呈90°夹角。

本实施例中，所述s2步骤中，惰性气体为氮气。

实施例3

如图1所示一种耐瞬时高温人造草丝纤维，由以下下列质量百分比物质构成：

石墨纤维：21％、聚脲18％、硬质无机颗粒填料8％、聚间苯二甲酰间苯二胺7.5％、偶联剂2.5％、抗氧化剂1.7％、抗紫外线剂0.8％，余量为人造草丝纤维。

重点说明的，所述人造草丝纤维最大宽度不大于3毫米，所述石墨纤维直径不大于1毫米，每至少一条人造草丝纤维和一条石墨纤维构成一个草丝单元。

同时，所述个草丝单元中，所述人造草丝纤维与石墨纤维间采用平行分布，且人造草丝纤维与石墨纤维间间距为0，石墨纤维直径为人造草丝直径的0.3倍。

此外，所述个草丝单元中，所述人造草丝纤维两条及两条以上时，各人造草丝纤维环绕并报复在石墨纤维外，并采用绞合连接方式连接。

进一步优化的，所述硬质无机颗粒填料为10-100目陶瓷粉末，所述的人造草丝纤维材质为a聚酰胺；所述的偶联剂为硅烷类偶联剂；所述抗氧化剂为bha；所述抗紫外线剂为二苯甲酮类抗紫外线剂。

本实施例的一种耐瞬时高温人造草丝纤维的制备工艺，包括如下步骤：

s1，制备草丝单元，首先将石墨纤维、人造草丝纤维同时添加到绞合机中，对石墨纤维、人造草丝纤进行绞合作业，并对绞合作业后得到的草丝单元进行牵引至下一步骤，同时将聚脲、硬质无机颗粒填料、聚间苯二甲酰间苯二胺、偶联剂、抗氧化剂及抗紫外线剂混合均匀并加热至熔融态，得到液态基料并保温储存；

s2，拉丝塑性，将s1步骤制备的的草丝单元和液态基料一同添加到拉丝机中，并使液态基料包覆在人造草丝纤外，然后对草丝单元和液态基料混合物进行拉丝作业，且拉丝作业方向与草丝单元轴线平行分布，从拉丝机中拉丝出的丝状混合物直接浸入到浓度为20wt％温度为90℃的氨基酸离子液体水溶液中进行初步塑性，完成初步塑性后再以温度为70℃，压力为0.4mpa的惰性气体进行干燥作业，得到草丝纤维毛坯；进行牵引作业时，拉伸比为1∶2.8，回缩比为0.95。

在氨基酸离子液体水溶液中进行初步塑性时，另对氨基酸离子液体水溶液进行超声波震荡，且震荡方向与拉丝牵引方向呈60°夹角。

s3，成型加工，将s2步骤制备的草丝纤维毛坯根据使用需要长度进行裁切作业，从而得到成品草丝。

进一步优化的，所述氨基酸离子液体水溶液中，氨基酸离子液体为l-脯氨酸例子液体。

本实施例中，所述s2步骤中惰性气体为二氧化碳。

通过上述实施例1-3制备的成品草丝，通过多次测试实验证明，本发明的成品草丝相比现有草丝，明显的提高了人工草丝结构强度、任性及抗磨损、耐高温、低温及酸碱腐蚀能力，均与现有参数提高将近一倍，从而极大的提高人工草丝使用可靠性、稳定性，并大大提高了使用寿命，另一方面较传统的人工草丝生产，该制备工艺有效的提高了生产效率，使其提高了原有的三分之一，并有助于降低生产成本和生产劳动强度。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。