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1、10申请公布号CN102039984A43申请公布日20110504CN102039984ACN102039984A21申请号201010555247122申请日20101123B63B5/00200601D06M13/513200601D06M101/3620060171申请人哈尔滨工业大学地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号72发明人姜再兴黄玉东刘丽74专利代理机构哈尔滨市松花江专利商标事务所23109代理人韩末洙54发明名称一种具有超浮力的超疏水芳纶纤维束船及其制备方法57摘要一种具有超浮力的超疏水芳纶纤维束船及其制备方法，它涉及一种具有超浮力的纤维束船及其制备方法。本发。
2、明的目的是提供一种具有超浮力的超疏水芳纶纤维束船及其制备方法。具有超浮力的超疏水芳纶纤维束船是由支撑体和包覆在支撑体外表面的具有疏水性能的芳纶纤维束构成；方法将芳纶纤维去掉表面涂层后浸渍在由全氟烷基硅氧烷、水、酸和醇混合的溶液中，然后晾干或吹干，重复该操作得到表面覆盖全氟烷基硅氧烷的芳纶纤维束，再经干燥后包覆在船形支撑体的外表面，得到具有超浮力的超疏水芳纶纤维束船。覆全氟烷基硅氧烷的芳纶纤维束与水的接触角142153，使船能够承载超过理论载荷3050的重量，扩大了芳纶纤维的应用范围。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书5页CN102039986A1。
3、/1页21一种具有超浮力的超疏水芳纶纤维束船，其特征在于具有超浮力的超疏水芳纶纤维束船，由支撑体和包覆在支撑体外表面的具有疏水性能的芳纶纤维束构成，其中芳纶纤束的纤维表面覆盖有一层厚度为30NM40NM的全氟烷基硅氧烷膜，芳纶纤维束间离为01MM15MM，全氟烷基硅氧烷的化学式为CF3CF2NSIOCMH2M13，其中N的取值范围为220，M的取值范围为13。2根据权利要求1所述的一种具有超浮力的超疏水芳纶纤维束船，其特征在于芳纶纤的纤维表面覆盖的全氟烷基硅氧烷膜的厚度为32NM38NM。3根据权利要求1或2所述的一种具有超浮力的超疏水芳纶纤维束船，其特征在于芳纶纤维束间离为02MM13MM。。
4、4如权利要求1所述的一种具有超浮力的超疏水芳纶纤维束船的制备方法，其特征在于具有超浮力的超疏水芳纶纤维束船的制备方法按以下步骤进行一、将芳纶纤维用有机溶剂抽提处理去掉表面涂层，然后水洗、烘干；二、按质量百分比称取018的全氟烷基硅氧烷、110的水、110的酸、72979的醇并加入到容器中，混合均匀，用超声处理30MIN120MIN，得到全氟烷基硅氧烷溶液，其中全氟烷基硅氧烷的化学式为CF3CF2NSIOCMH2M13，其中N的取值范围为220，M的取值范围为13；三、将步骤一处理的芳纶纤维浸入步骤二得到的全氟烷基硅氧烷溶液中保持10S60S，然后取出自然晾干或采用电吹风吹干，重复浸渍干燥操作1。
5、5次，得到表面覆盖全氟烷基硅氧烷的芳纶纤维束；四、将步骤三得到的表面覆盖全氟烷基硅氧烷的芳纶纤维束放在温度为80150的烘箱中干燥3H12H，得到超疏水芳纶纤维束；五、将步骤四得到的超疏水芳纶纤维束包覆在船形支撑体的外表面，使芳纶纤维束间距为01MM15MM，即得具有超浮力的超疏水芳纶纤维束船。5根据权利要求4所述的一种具有超浮力的超疏水芳纶纤维束船的制备方法，其特征在于步骤一中所述的有机溶剂是乙醇、丙酮、乙酸乙酯、甲苯或二甲苯。6根据权利要求4或5所述的一种具有超浮力的超疏水芳纶纤维束船的制备方法，其特征在于步骤二中所述的酸是乙酸、盐酸或硫酸。7根据权利要求4、5或6所述的一种具有超浮力的超。
6、疏水芳纶纤维束船的制备方法，其特征在于步骤二中所述的醇为乙醇或甲醇。8根据权利要求4、5或6所述的一种具有超浮力的超疏水芳纶纤维束船的制备方法，其特征在于步骤二中按质量百分比称取057的全氟烷基硅氧烷、28的水、28的酸、77955的醇。9根据权利要求4、5或6所述的一种具有超浮力的超疏水芳纶纤维束船的制备方法，其特征在于步骤五中芳纶纤维束间距为02MM13MM。10根据权利要求4、5或6所述的一种具有超浮力的超疏水芳纶纤维束船的制备方法，其特征在于步骤三中将芳纶纤维浸入全氟烷基硅氧烷溶液中保持时间为15S55S。权利要求书CN102039984ACN102039986A1/5页3一种具有超浮。
7、力的超疏水芳纶纤维束船及其制备方法技术领域0001本发明涉及一种具有超浮力的纤维束船及其制备方法。背景技术0002芳纶纤维是由刚性长分子构成的液晶态聚合物。由于其分子链沿长度方向高度取向，并且具有极强的链间结合力，从而赋予纤维空前的高强度、高模量和耐高温特性。芳纶纤维的发现被认为是材料界发展的一个的重要里程碑。芳纶纤维有极高的强度，大于28克/旦，是优质钢材的56倍，模量是钢材或玻璃纤维的23倍，韧性是钢材的2倍，而重量仅为钢材的1/5。芳纶纤维的连续使用温度范围极宽，在196至204范围内可长期正常运行。且在150下的收缩率为0，在560的高温下不分解不熔化，且具有良好的绝缘性和抗腐蚀性，生。
8、命周期很长，被广泛应用于航天航空、机电、建筑、汽车、海洋水产、体育用品等国民经济各个方面。但是超疏水芳纶纤维束船及其制备方法还未见报道。发明内容0003本发明目的是提供一种具有超浮力的超疏水芳纶纤维束船及其制备方法。0004本发明的具有超浮力的超疏水芳纶纤维束船，具有超浮力的超疏水芳纶纤维束船，由支撑体和包覆在支撑体外表面的具有疏水性能的芳纶纤维束构成，其中芳纶纤束的纤维表面覆盖有一层厚度为30NM40NM的全氟烷基硅氧烷膜，芳纶纤维束间离为01MM15MM，全氟烷基硅氧烷的化学式为CF3CF2NSIOCMH2M13，其中N的取值范围为220，M的取值范围为13。0005本发明的具有超浮力的超。
9、疏水芳纶纤维束船的制备方法按以下步骤进行一、将芳纶纤维用有机溶剂抽提处理去掉表面涂层，然后水洗、烘干；二、按质量百分比称取018的全氟烷基硅氧烷、110的水、110的酸、72979的醇并加入到容器中，混合均匀，用超声处理30MIN120MIN，得到全氟烷基硅氧烷溶液，其中全氟烷基硅氧烷的化学式为CF3CF2NSIOCMH2M13，其中N的取值范围为220，M的取值范围为13；三、将步骤一处理的芳纶纤维浸入步骤二得到的全氟烷基硅氧烷溶液中保持10S60S，然后取出自然晾干或采用电吹风吹干，重复浸渍干燥操作15次，得到表面覆盖全氟烷基硅氧烷的芳纶纤维束；四、将步骤三得到的表面覆盖全氟烷基硅氧烷的芳。
10、纶纤维束放在温度为80150的烘箱中干燥3H12H，得到超疏水芳纶纤维束；五、将步骤四得到的超疏水芳纶纤维束包覆在船形支撑体的外表面，使芳纶纤维束间距为01MM15MM，即得具有超浮力的超疏水芳纶纤维束船。0006步骤一中所述的有机溶剂是乙醇、丙酮、乙酸乙酯、甲苯或二甲苯；0007步骤二中所述的酸是乙酸、盐酸或硫酸；0008步骤二中所述的醇为乙醇或甲醇。0009本发明采用简单的方法制备了具有超级浮力的芳纶纤维束船的方法。它是首先通过化学反应的手段将具有低表面能的全氟烷基硅氧烷交联于经过抽提处理的具有宏观粗说明书CN102039984ACN102039986A2/5页4糙度的芳纶纤维表面，再经过。
11、加热固化形成超疏水芳纶纤维束，最后采用超疏水芳纶纤维束制备成芳纶纤维束船。本发明的具有超浮力的超疏水芳纶纤维束船，由于其外表面包覆全氟烷基硅氧烷的超疏水芳纶纤维具有良好的疏水性，其水的接触角达到142153，从而使船具有了超受浮力，使船能够承载超过理论载荷的3050的重量。扩大了芳纶纤维的应用范围，外层采用超疏水芳纶纤维包覆的船舶，不但在水中行驶的阻力大大减小，浮力增加，承载能力增加，而且对撞击、刮蹭等极端情况的抵御能力大大增加。具体实施方式0010具体实施方式一本实施方式的具有超浮力的超疏水芳纶纤维束船，由支撑体和包覆在支撑体外表面的具有疏水性能的芳纶纤维束构成，其中芳纶纤束的纤维表面覆盖有。
12、一层厚度为30NM40NM的全氟烷基硅氧烷膜，芳纶纤维束间离为01MM15MM，全氟烷基硅氧烷的化学式为CF3CF2NSIOCMH2M13，其中N的取值范围为220，M的取值范围为13。0011本实施方式的具有超浮力的超疏水芳纶纤维束船，其外表面包覆的超疏水芳纶纤维具有良好的疏水性，其水的接触角达到142153，从而使船具有了超受浮力，使船能够承载超过理论载荷的3050的重量。扩大了芳纶纤维的应用范围，外层采用超疏水芳纶纤维包覆的船舶，不但在水中行驶的阻力大大减小，浮力增加，承载能力增加，而且对撞击、刮蹭等极端情况的抵御能力大大增加。0012具体实施方式二本实施方式与具体实施方式一不同的是芳纶。
13、纤的纤维表面覆盖的全氟烷基硅氧烷膜的厚度为32NM38NM。其它与具体实施方式一相同。0013具体实施方式三本实施方式与具体实施方式一不同的是芳纶纤的纤维表面覆盖的全氟烷基硅氧烷膜的厚度为35NM。其它与具体实施方式一相同。0014具体实施方式四本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是芳纶纤维束间离为02MM13MM。其它与具体实施方式一至三之一相同。0015具体实施方式五本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是芳纶纤维束间离为08MM。其它与具体实施方式一至三之一相同。0016具体实施方式六本实施方式具有超浮力的超疏水芳纶纤维束船的制备方法按以下步骤进行一、将芳纶纤维用有机溶剂抽提处理去。
14、掉表面涂层，然后水洗、烘干；二、按质量百分比称取018的全氟烷基硅氧烷、110的水、110的酸、72979的醇并加入到容器中，混合均匀，用超声处理30MIN120MIN，得到全氟烷基硅氧烷溶液，其中全氟烷基硅氧烷的化学式为CF3CF2NSIOCMH2M13，其中N的取值范围为220，M的取值范围为13；三、将步骤一处理的芳纶纤维浸入步骤二得到的全氟烷基硅氧烷溶液中保持10S60S，然后取出自然晾干或采用电吹风吹干，重复浸渍干燥操作15次，得到表面覆盖全氟烷基硅氧烷的芳纶纤维束；四、将步骤三得到的表面覆盖全氟烷基硅氧烷的芳纶纤维束放在温度为80150的烘箱中干燥3H12H，得到超疏水芳纶纤维束；。
15、五、将步骤四得到的超疏水芳纶纤维束包覆在船形支撑体的外表面，使芳纶纤维束间距为01MM15MM，即得具有超浮力的超疏水芳纶纤维束船。0017本实施方式采用简单的方法制备了具有超级浮力的芳纶纤维束微型船的方法。它是首先通过化学反应的手段将具有低表面能的全氟烷基硅氧烷交联于经过抽提处理的具说明书CN102039984ACN102039986A3/5页5有宏观粗糙度的芳纶纤维表面，再经过加热固化形成超疏水芳纶纤维，最后采用超疏水芳纶纤维束制备成芳纶纤维束船。本实施方式的具有超浮力的超疏水芳纶纤维束船，由于其外表面包覆全氟烷基硅氧烷的超疏水芳纶纤维具有良好的疏水性，其与水的接触角达到142153，从而。
16、使船具有了超受浮力，使船能够承载超过理论载荷的3050的重量。扩大了芳纶纤维的应用范围，外层采用超疏水芳纶纤维包覆的船舶，不但在水中行驶的阻力大大减小，浮力增加，承载能力增加，而且对撞击、刮蹭等极端情况的抵御能力大大增加。0018具体实施方式七本实施方式与具体实施方式六不同的是步骤一中所述的有机溶剂是乙醇、丙酮、乙酸乙酯、甲苯或二甲苯。其它与具体实施方式六相同。0019具体实施方式八本实施方式与具体实施方式六或七不同的是步骤二中所述的酸是乙酸、盐酸或硫酸。其它与具体实施方式六或七相同。0020具体实施方式九本实施方式与具体实施方式六至八之一不同的是步骤二中所述的醇为乙醇或甲醇。其它与具体实施方。
17、式六至八之一相同。0021具体实施方式十本实施方式与具体实施方式六至九之一不同的是步骤二中所述的全氟烷基硅氧烷的化学式为CF3CF2NSIOCMH2M13，其中N的取值范围为318，M的取值范围为2。其它与具体实施方式六至九之一相同。0022具体实施方式十一本实施方式与具体实施方式六至九之一不同的是步骤二中所述的全氟烷基硅氧烷的化学式CF3CF2NSIOCMH2M13中N的取值范围为5，M的取值范围为2。其它与具体实施方式六至九之一相同。0023本实施方式的全氟烷基硅氧烷的结构式为00240025具体实施方式十二本实施方式与具体实施方式六至九之一不同的是步骤二中所述的全氟烷基硅氧烷的化学式CF。
18、3CF2NSIOCMH2M13中N的取值范围为15，M的取值范围为2。其它与具体实施方式六至九之一相同。0026本实施方式的全氟烷基硅氧烷的结构式为00270028具体实施方式十三本实施方式与具体实施方式六至九之一不同的是步骤二中所述的全氟烷基硅氧烷的化学式CF3CF2NSIOCMH2M13中N的取值范围为10，M的取值范围为2。其它与具体实施方式六至九之一相同。0029本实施方式的全氟烷基硅氧烷的结构式为0030说明书CN102039984ACN102039986A4/5页60031具体实施方式十四本实施方式与具体实施方式六至十三之一不同的是步骤二中按质量百分比称取057的全氟烷基硅氧烷、2。
19、8的水、28的酸、77955的醇。其它与具体实施方式六至十三之一相同。0032具体实施方式十五本实施方式与具体实施方式六至十三之一不同的是步骤二中按质量百分比称取3的全氟烷基硅氧烷、5的水、5的酸、87的醇。其它与具体实施方式六至十三之一相同。0033具体实施方式十六本实施方式与具体实施方式六至十五之一不同的是步骤二中超声处理时间为35MIN110MIN。其它与具体实施方式六至十五之一相同。0034具体实施方式十七本实施方式与具体实施方式六至十五不同的是步骤二中超声处理时间为60MIN。其它与具体实施方式六至十五相同。0035具体实施方式十八本实施方式与具体实施方式六至十七之一不同的是步骤三中。
20、将芳纶纤维浸入全氟烷基硅氧烷溶液中保持时间为15S55S。其它与具体实施方式六至十七之一相同。0036具体实施方式十九本实施方式与具体实施方式六至十七之一不同的是步骤三中将芳纶纤维浸入全氟烷基硅氧烷溶液中保持时间为35S。其它与具体实施方式六至十七之一相同。0037具体实施方式二十本实施方式与具体实施方式六至十九之一不同的是步骤三中重复浸渍干燥操作24次。其它与具体实施方式六至十九之一相同。0038具体实施方式二十一本实施方式与具体实施方式六至十九之一不同的是步骤三中重复浸渍干燥操作3次。其它与具体实施方式六至十九之一相同。0039具体实施方式二十二本实施方式与具体实施方式六至二十一之一不同的。
21、是步骤四中烘箱的温度为85140，干燥时间为4H10H。其它与具体实施方式六至二十一之一相同。0040具体实施方式二十三本实施方式与具体实施方式六至二十一之一不同的是步骤四中烘箱的温度为100，干燥时间为8H。其它与具体实施方式六至二十一之一相同。0041具体实施方式二十四本实施方式与具体实施方式六至二十三之一不同的是步骤五中芳纶纤维束间距为02MM13MM。其它与具体实施方式六至二十三之一相同。0042具体实施方式二十五本实施方式与具体实施方式六至二十三之一不同的是步骤五中芳纶纤维束间距为09MM。其它与具体实施方式六至二十三之一相同。0043具体实施方式二十六本实施方式具有超浮力的超疏水芳。
22、纶纤维束船的制备方法按以下步骤进行一、将芳纶纤维用甲苯抽提处理去掉表面涂层，然后水洗、烘干；二、按质量百分比称取6的全氟烷基硅氧烷、8的水、5的酸、81的乙醇并加入到容器中，混合均匀，用超声处理60MIN，得到全氟烷基硅氧烷溶液；三、将步骤一处理的芳纶纤维浸入步骤二得到的全氟烷基硅氧烷溶液中保持60S，然后取出自然晾干或采用电吹风吹干，重复浸渍干燥操作4次，得到表面覆盖全氟烷基硅氧烷的芳纶纤维束；四、将步骤三得到的表面说明书CN102039984ACN102039986A5/5页7覆盖全氟烷基硅氧烷的芳纶纤维放在温度为120的烘箱中干燥8H，得到超疏水芳纶纤维束；五、将步骤四得到的超疏水芳纶纤。
23、维束包覆在船形支撑体的外表面，芳纶纤维束间距为10MM，即得具有超浮力的超疏水芳纶纤维束船。0044本实施方式的全氟烷基硅氧烷的结构式为00450046本实施方式的具有超浮力的超疏水芳纶纤维束船，其芳纶纤维表面覆盖的全氟烷基硅氧烷膜的厚度为40NM，芳纶纤维与水的接触角为150，具有很好的疏水性能。0047本实施方式步骤五中所述的支撑体是由普通玻璃制备得到的敞口容器，尺寸为30MM20MM10MM，其理论载重为6G。本实施方式制备得到的具有超浮力的聚对苯撑苯并双噁唑纤维束船的载重达到78G，超出支撑体的理论载重的30。本实施方式扩大了芳纶纤维的应用范围，外层采用超疏水芳纶纤维束包覆的船舶，不但在水中行驶的阻力大大减小，浮力增加，承载能力增加，而且对撞击、刮蹭等极端情况的抵御能力大大增加。说明书CN102039984A。