[发明专利]用于Z箍缩丝阵负载的抗紫外线皮芯复合自适应纤维及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于Z箍缩丝阵负载领域，具体涉及一种用于Z箍缩丝阵负载的抗紫外线皮芯复合自适应纤维及其制备方法。

背景技术

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。

驱动装置靶室中丝阵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。

在Z箍缩加速实验中会释放大量的紫外线，这就要求用作Z箍缩自适应纤维不仅要有良好的自适应性、尺寸稳定性以及应力稳定性，而且还应具有一定的抗紫外线辐射性能。

发明内容

为了克服现有技术的缺点和不足，本发明的首要目的在于提供一种用于Z箍缩丝阵负载的抗紫外线皮芯复合纤维。所述的复合纤维是一种尺寸稳定性高、回弹性高和应力稳定性高的抗紫外线自适应纤维。

本发明的另一目的在于提供上述用于Z箍缩丝阵负载的抗紫外线皮芯复合自适应纤维的制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种用于Z箍缩丝阵负载的抗紫外皮芯复合自适应纤维，包括皮层和芯层，所述芯层材料为聚氨基甲酸酯；所述皮层由抗紫外线母粒制备而成，所述抗紫外线母粒由抗紫外线复合助剂与热塑性树脂制备而成；其中所述抗紫外线复合助剂由以下按重量份数计的组分组成：

所述皮层与芯层的体积比为20/80～50/50。所述抗紫外线母粒中抗紫外线复合助剂的含量为0～55wt％。

所述聚氨基甲酸酯，其分子主链为软、硬链嵌段交替结构；

所述聚氨基甲酸酯的制备方法为：

(1)预聚：将脂肪族聚酯二醇或脂肪族聚醚二元醇和二异氰酸酯混合，进行预聚反应，生成两端含有异氰酸酯基团的预聚体；

(2)扩链：向预聚体中加入二醇类扩链剂后，浇入模具中，熟化、静置，得到聚氨基甲酸酯。

步骤(1)中所述脂肪族聚酯二醇或脂肪族聚醚二元醇的数均分子量为250～10000。所述脂肪族聚酯二醇或脂肪族聚醚二元醇与二异氰酸酯的摩尔比为1︰2。所述脂肪族聚酯二醇或脂肪族聚醚二元醇在使用前需真空脱水处理；所述脱水条件为：温度为105-120℃；真空度为1-20mmHg；脱水处理后含水率≤0.5％。

所述二异氰酸酯在使用前需加热熔融处理。

所述脂肪族聚酯二醇通常由有机二元酸与二元醇缩合或由内酯与二元醇聚合而成。所述二元酸为己二酸、丁二酸中的一种以上。所述二元醇为乙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丙二醇、一缩二乙二醇、1,4-丁二醇或1，6-己二醇中的一种以上。

所述脂肪族聚酯二醇采用常规的制备方法制备得到。

所述脂肪族聚酯二醇为聚己二酸-1,2-丙二醇酯，聚己二酸乙二醇酯，聚己二酸-1,4-丁二醇酯，聚丁二酸丁二醇酯，聚丁二酸乙二醇酯或聚己二酸己二醇酯中的一种以上。

所述脂肪族聚醚二元醇为聚四氢呋喃二元醇、四氢呋喃-环氧丙烷二元共聚物二元醇、聚丁二烯二元醇、丁二烯-丙烯腈-苯乙烯共聚二元醇或聚碳酸酯二元醇中的一种以上。

步骤(1)中所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、1,5-萘二异氰酸酯(NDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)、3,3ˊ-二甲基-4,4ˊ-联苯二异氰酸酯(TODI)、环己烷二亚甲基二异氰酸酯(H6XDI)、对苯二异氰酸酯(PPDI)或3,3ˊ-二甲基-4,4ˊ-二苯基甲烷二异氰酸酯(DMMDI)中的一种以上。

步骤(1)中所述预聚反应条件为：反应温度为25-160℃，反应时间为1-48h。