[发明专利]一种合成纤维微观结构缺陷修复方法及高强度合成纤维绳

说明书

本发明涉及一种合成纤维微观结构缺陷修复方法及高强度合成纤维绳，合成纤维绳微观结构修复方法，具体步骤为：将修复剂通过加压氮气驱动形成气雾，在60℃～80℃的温度条件喷入牵引的合成纤维绳丝中，合成纤维绳丝经牵引速度以0.1～10米/秒，然后经多段升温固化；其特征在于：所述修复剂由碳硼烷聚酯和二氧化铈混合而成，所述修复剂中的二氧化铈重量比为0.1～0.5％。高强度合成纤维绳的绳丝经过前述处理方法处理。其有益在于：能显著改善合成纤维绳的内部微观结构，强度性能大幅提升。

技术领域

本发明涉及一种纤维修复方法及纤维绳，特别是一种合成纤维微观结构缺陷修复方法及高强度合成纤维绳。

背景技术

钢丝绳的抗拉强度极限仅为1670MPa，现有的合成纤维绳的抗拉强度与钢丝绳相当，在吊装及强冲击等环境环境下抗拉强度不足。海洋工程机械用绳处于高盐腐蚀环境中，钢丝绳极易受腐蚀而缩短使用寿命，因而频繁更换。煤矿等环境因灰尘大，矿井摩擦提升用钢丝绳因需润滑油润滑，造成极易沾灰，形成堵塞，增加摩擦组力，破坏其牵引系统，从而减少使用寿命。

钢丝绳且因其质量大，刚性强，使用寿命缩短而需频繁更换，安装十分不便，因而不适于海洋工程机械的易腐蚀和煤矿的多灰尘的工作环境。

PBO纤维、芳纶纤维、碳纤维和高模量聚乙烯纤维，材料耐酸碱腐蚀、强度高，质量轻，是制成高强度合成纤维绳的理想材料。

专利CN106400549A一种高强度耐磨型组合缆绳，是在绳芯的周围分布四个加强筋来增加复合绳的抗拉强度。CN100373075C增强的电梯合成缆索和制作方法及具有这种缆索的电梯，是在合成纤维中增加第二增强相，所述第二增强相(12)具有高于合成的基物料的弹性模量，由坚硬的合成材料、刚性高于聚酰胺的聚合物、陶瓷、碳、玻璃、钢、钽、特殊的金属合金和/或金属间的相构成，从而提高合成纤维的弹性模量。CN105350334A聚芳醚酮改性环氧树酯体系/碳纤维缆绳的制备方法，是将碳纤维表面粗糙化，提高碳纤维与环氧树酯的结合力，以碳纤维来增加缆绳的强度。

目前我国在上述领域所用绳均为钢丝绳。现有公开专利的钢丝绳的各绳股之间结构不够致密，抗挤压能力较弱，绳内的绳丝易受剪切力破坏。使用钢丝绳时需润滑油，极易沾灰，因而不适用于处于多灰尘的煤矿矿井摩擦提升及传输中使用。

上述专利中，提高绳体强度的方法都是相同的原理，即在绳股中采用强度高的材料，形式如加强筋、增强相等，材料主要为金属材料或高强度的碳纤维等。

合成纤维在生产过程中，可能会存在微观结构缺陷，当绳体通过曵引轮时的弯曲挤压会形成应力，这些微观缺陷会导致应力集中、产生较大的表面张力，从而降低其抗拉强度。

CN105350334A还公开了了一种将碳纤维表面粗糙化，提高碳纤维与环氧树酯的结合力的方法。其目的是使结合的碳纤维之间结构紧密，从而减少绳丝易受剪切力的破坏。但不能从根本上解决碳纤维微观结构缺陷对强度的影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种新型高强度合成纤维绳，其抗拉强度≧3200MPa，适用于吊装及其它强冲击的工作环境。同时因其抗拉强度高、耐腐蚀、无油润滑，因而可有效延长绳的使用寿命，大幅减少更换频率，节省安装成本。

本发明所采用的技术方案是：

一种合成纤维微观结构缺陷修复方法，将修复剂通过加压氮气驱动形成气雾，60℃～80℃的温度条件喷入牵引的合成纤维绳丝中，合成纤维绳丝经牵引速度以0.1～10米/秒，然后经多段升温固化；所述修复剂由碳硼烷聚酯和二氧化铈(CeO₂)混合而成，所述修复剂中的二氧化铈的重量比为0.1～0.5％。

按上述方案，所述合成纤维为PBO纤维、芳纶纤维或碳纤维中的一种或几种的混纺。