一种氧化铝连续纤维缝纫线的制备方法

一种氧化铝连续纤维缝纫线的制备方法技术领域本发明属于功能材料技术领域，具体涉及一种氧化铝连续纤维缝纫线的制备方法，制备的缝纫线具有优异的耐高温、耐磨损、高强度及柔韧性，可满足1000℃以上高温条件下氧化铝纤维增强复合材料的缝合需求，广泛应用于航空航天、高温冶炼、复合新材料等高新技术领域。背景技术氧化铝连续纤维是一种性能优良的耐高温绝热材料和结构增强材料，具有高熔点、高拉伸强度、高模量以及与金属、陶瓷基体相容性好等特点，在诸多高端领域具有不可替代的作用。缝纫线作为缝合复合材料、塑料和皮革制品等的关键材料，目前常见的种类多为碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维缝纫线等，但芳纶纤维在500℃以上就开始分解，玻璃纤维最高使用温度仅能达到1000℃，且这些纤维与氧化铝纤维增强复合材料的热膨胀性、热物理相容性不匹配，无法满足1000℃以上高温条件下的使用要求。为制备氧化铝纤维缝合预制体，必须使用氧化铝纤维缝纫线，但丝束较小的氧化铝纤维不满足直接缝合要求，直接缝合时存在缝合阻力大、纤维脆性大易断纱、缝纫针或机器对纤维磨损严重等问题，受损后纤维使用性能大幅下降。同时，缝合过程中要求缝纫线摩擦损耗小、不打结、不退捻，因此亟需开发一种柔韧性好、耐热性优、强度高、耐磨损的氧化铝连续纤维缝纫线制备方法，解决现有技术的不足。发明内容本发明的目的针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种氧化铝连续纤维缝纫线的制备方法，该方法工艺简单、易于操作，无需复杂的缠丝编织工序，设备要求低，可实现连续生产，制备的氧化铝连续纤维缝纫线能有效克服氧化铝纤维的脆性缺陷，兼具优异的耐高温、耐磨损和力学性能，满足高端领域的缝合使用需求。技术方案为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种氧化铝连续纤维缝纫线的制备方法，包括以下步骤：步骤1：制备氧化铝连续纤维基材1.1配制浸润剂：按固体组分总质量为100%计，浸润剂由以下质量百分数的原料组成：有机高分子树脂2-20%、润滑剂0.1-1.0%、表面活性剂0.1-1.5%，其余为溶剂；将有机高分子树脂加入溶剂中搅拌均匀，再依次加入表面活性剂和润滑剂，持续搅拌至体系均匀，得到氧化铝连续纤维用浸润剂。其中，有机高分子树脂选用丙烯酸树脂、苯乙烯-丙烯酸酯或聚氨酯树脂中的一种，丙烯酸树脂可赋予纤维良好的集束性且避免丝束过度粘黏，苯乙烯-丙烯酸酯能兼顾纤维的柔韧性和强度，聚氨酯树脂可通过调节分子链硬段和软段比例，显著提升纤维的柔韧性和力学性能；溶剂选用丙三醇、水、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）或苯乙烯中的一种；润滑剂选用羟基硅油和氨基硅油中的一种或两种，可在纤维表面形成疏水性光滑薄膜，提升纤维柔软度；表面活性剂选用聚山梨醇酯和季戊四醇脂肪酸酯中的一种或两种，既能降低浸润剂表面张力、增强与纤维的亲和力，又能改善纤维毛躁问题。1.2浸润与干燥：选用细度为45-80tex的氧化铝连续纤维，将步骤1.1配制的浸润剂均匀涂覆在氧化铝连续纤维表面，涂覆厚度控制在0.2-2.0μm，随后将涂覆后的氧化铝连续纤维置于80-200℃的干燥设备中，干燥1-5min，去除溶剂，得到氧化铝连续纤维基材。该步骤通过浸润剂处理，可有效提升氧化铝连续纤维的集束性、柔顺性和光滑度，改善其脆性缺陷。步骤2：制备氧化铝连续纤维纱线将步骤1得到的氧化铝连续纤维基材按每3-5股为一组进行加捻处理，加捻捻度控制在70-100捻/m，加捻过程中保持张力均匀，避免纤维断裂或捻度不均，加捻完成后得到氧化铝连续纤维纱线。通过合理控制股数和捻度，可提升纱线的强度和稳定性，为后续缝纫线制备奠定基础。步骤3：制备氧化铝连续纤维缝纫线坯线将步骤2得到的氧化铝连续纤维纱线按每3-8股为一组进行复捻处理，复捻捻度控制在80-250捻/m，复捻方向与步骤2的加捻方向相反，形成反向加捻结构，可使纤维应力和变形差异减小，提升缝纫线的强力、光泽和手感，同时保证捻回稳定、捻缩较小，复捻完成后得到氧化铝连续纤维缝纫线坯线。步骤4：成品制备将步骤1.1配制的浸润剂再次均匀涂覆在步骤3得到的氧化铝连续纤维缝纫线坯线表面，涂覆厚度控制在0.2-2.0μm，随后将其置于80-200℃的干燥设备中，干燥1-5min，完成二次浸润干燥处理，最终得到氧化铝连续纤维缝纫线。二次浸润可进一步提升缝纫线的耐磨性、柔顺性和可缝纫性，形成的保护膜能有效减少缝合过程中的摩擦损耗，避免断纱、打结和退捻现象。优选方案为进一步优化制备效果，提升缝纫线综合性能，本发明提供以下优选方案：步骤1.1中，有机高分子树脂的质量百分数优选为5-15%，润滑剂优选为0.3-0.8%，表面活性剂优选为0.5-1.2%，该比例下浸润剂的成膜性、润滑性和浸润性达到最佳平衡，能更好地改善氧化铝纤维的性能。步骤1.2和步骤4中，干燥温度优选为100-180℃，干燥时间优选为2-4min，可在彻底去除溶剂的同时，避免高温对氧化铝纤维和浸润剂膜层造成损伤，保证基材和成品的性能稳定性。步骤2中，氧化铝连续纤维基材优选按每4股为一组进行加捻，加捻捻度优选为80-90捻/m；步骤3中，氧化铝连续纤维纱线优选按每4-6股为一组进行复捻，复捻捻度优选为100-200捻/m，该参数下制备的缝纫线强度、柔韧性和可缝纫性最优。步骤1.2和步骤4中，浸润剂的涂覆采用浸涂或喷涂方式，涂覆过程中保持速度均匀，确保涂覆厚度一致，避免出现局部涂覆过多或过少的情况，保证缝纫线性能均匀。有益效果本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：本发明通过两次浸润处理，利用浸润剂的润滑性、成膜性和抗静电性，有效改善了氧化铝连续纤维的脆性缺陷，赋予缝纫线良好的柔顺性、光滑性和可缝纫性，解决了传统氧化铝纤维缝合时易断纱、磨损严重的问题，同时提升了纤维丝束的集束性和力学性能。制备工艺简单、易于操作，无需复杂的缠丝编织工序，涉及设备较少，可实现氧化铝连续纤维缝纫线的连续生产，大幅降低生产成本，具有较强的市场竞争优势。制备的氧化铝连续纤维缝纫线综合性能优异，拉伸断裂强度可达0.317N/tex，勾结强度可达0.061N/tex，磨断次数可达1974.8次，在1100℃保温2小时后单丝强度保留率可达94.41%，耐酸耐碱性能良好，可在1000℃长时间使用、1300℃短时使用，完全满足高端领域的高温缝合需求。浸润剂配方合理，与氧化铝连续纤维相容性好，成膜后可形成导电通道，有效移除纤维摩擦产生的电荷，使缝纫线具有较好的抗静电性，进一步提升缝纫过程的稳定性。具体实施例实施例1一种氧化铝连续纤维缝纫线的制备方法，包括以下步骤：1.制备氧化铝连续纤维基材：按固体组分总质量100%计，配制浸润剂：丙烯酸树脂2%、羟基硅油0.2%、聚山梨醇酯0.3%，其余为水；将丙烯酸树脂加入水中搅拌均匀，再依次加入聚山梨醇酯和羟基硅油，持续搅拌至体系均匀；选用细度为45tex的氧化铝连续纤维，采用浸涂方式将浸润剂均匀涂覆在纤维表面，涂覆厚度2.0μm，随后在80℃下干燥5min，得到氧化铝连续纤维基材。2.制备氧化铝连续纤维纱线：将氧化铝连续纤维基材每4股为一组，以70捻/m的捻度进行加捻，保持张力均匀，得到氧化铝连续纤维纱线。3.制备氧化铝连续纤维缝纫线坯线：将氧化铝连续纤维纱线每4股为一组，以100捻/m的捻度进行复捻（复捻方向与加捻方向相反），得到缝纫线坯线。4.成品制备：采用浸涂方式将上述浸润剂再次涂覆在缝纫线坯线表面，涂覆厚度2.0μm，在80℃下干燥5min，得到氧化铝连续纤维缝纫线。实施例2一种氧化铝连续纤维缝纫线的制备方法，包括以下步骤：1.制备氧化铝连续纤维基材：按固体组分总质量100%计，配制浸润剂：聚氨酯树脂10%、氨基硅油0.5%、季戊四醇脂肪酸酯0.8%，其余为DMF；将聚氨酯树脂加入DMF中搅拌均匀，再依次加入季戊四醇脂肪酸酯和氨基硅油，持续搅拌至体系均匀；选用细度为60tex的氧化铝连续纤维，采用喷涂方式将浸润剂均匀涂覆在纤维表面，涂覆厚度1.0μm，随后在150℃下干燥3min，得到氧化铝连续纤维基材。2.制备氧化铝连续纤维纱线：将氧化铝连续纤维基材每3股为一组，以90捻/m的捻度进行加捻，保持张力均匀，得到氧化铝连续纤维纱线。3.制备氧化铝连续纤维缝纫线坯线：将氧化铝连续纤维纱线每6股为一组，以180捻/m的捻度进行复捻（复捻方向与加捻方向相反），得到缝纫线坯线。4.成品制备：采用喷涂方式将上述浸润剂再次涂覆在缝纫线坯线表面，涂覆厚度1.0μm，在150℃下干燥3min，得到氧化铝连续纤维缝纫线。实施例3一种氧化铝连续纤维缝纫线的制备方法，包括以下步骤：1.制备氧化铝连续纤维基材：按固体组分总质量100%计，配制浸润剂：苯乙烯-丙烯酸酯20%、羟基硅油与氨基硅油混合物（质量比1:1）1.0%、聚山梨醇酯与季戊四醇脂肪酸酯混合物（质量比1:1）1.5%，其余为苯乙烯；将苯乙烯-丙烯酸酯加入苯乙烯中搅拌均匀，再依次加入混合表面活性剂和混合润滑剂，持续搅拌至体系均匀；选用细度为80tex的氧化铝连续纤维，采用浸涂方式将浸润剂均匀涂覆在纤维表面，涂覆厚度0.2μm，随后在200℃下干燥1min，得到氧化铝连续纤维基材。2.制备氧化铝连续纤维纱线：将氧化铝连续纤维基材每5股为一组，以100捻/m的捻度进行加捻，保持张力均匀，得到氧化铝连续纤维纱线。3.制备氧化铝连续纤维缝纫线坯线：将氧化铝连续纤维纱线每8股为一组，以250捻/m的捻度进行复捻（复捻方向与加捻方向相反），得到缝纫线坯线。4.成品制备：采用浸涂方式将上述浸润剂再次涂覆在缝纫线坯线表面，涂覆厚度0.2μm，在200℃下干燥1min，得到氧化铝连续纤维缝纫线。注意事项1.浸润剂配制过程中，搅拌速度需均匀，避免产生气泡，确保各组分充分混合，否则会影响涂覆效果和纤维性能。2.涂覆浸润剂时，需控制涂覆厚度均匀，避免局部过厚导致纤