[发明专利]一种耐热超高分子量聚乙烯纤维制品的制备装置

说明书

本发明涉及纤维设备领域，尤其为一种耐热超高分子量聚乙烯纤维制品的制备装置，包括缠绕机构，用于以耐热超高分子量聚乙烯纤维为纱芯，在纱芯上缠绕包覆纱；浸水机构，包括内容有水的水容器，供绕过包覆纱的纱芯通过使得包覆纱吸水；冷冻机构，具有低温腔室，吸水后的包覆丝穿过低温腔室时其中的水凝结成冰，形成冰丝；以及包覆石蜡机构，用于将液态的石蜡包覆在冰丝的外部并且遇冷迅速凝结形成防止水汽逸散的致密石蜡层。本发明能够将水和石蜡作为相变储能材料包覆在超高分子量聚乙烯纤维外，并且石蜡作为相变储能材料的同时能够将水密封在超高分子量聚乙烯纤维外，从而热能在短时间内被阻隔在外，确保超高分子量聚乙烯纤维保持较高的拉伸强度。

技术领域

本发明涉及纤维材料生产设备技术领域，一种耐热超高分子量聚乙烯纤维制品的制备装置。

背景技术

常用电缆的设计标准之一：电缆在出现短路过载时，其能够承载最高温度为250摄氏度，高温持续时间不超过五秒；短时间内产生的高热量经由热传导必然会作用于主要承载机械力的铠装层。

另一方面超高分子量聚乙烯英文名 ultra-high molecular weightpolyethylene(简称 UHMWPE)，是分子量100万以上的聚乙烯。分子式：—(—CH2-CH2—)—n—，密度：0.936～0.964g/cm3。热变形温度(0.46MPa) 85℃，熔点130℃左右。 UHMWPE具有极好的耐磨性，良好的耐低温冲击性、自润滑性、无毒、耐水、 耐化学药品性，所以其使用范围主要受到高温变形的制约，如果能够耐受住使用时的热冲击，那么将显著提高其使用范围；尤其是以超高分子量聚乙烯纤维制作电缆铠装层时，如果超高分子量聚乙烯纤维不受热量影响，能够有效提高电缆的使用寿命。

中国发明专利CN201410704931X公布了一种增强阻燃保温复合材料，提出了利用石蜡制作相变蓄热材料，在实现吸热保温功能的同时满足一定的强度要求；但由于其发明目的旨在应用于建筑材料领域，因此虽然其在一定程度上提出了耐热并且确保拉伸强度的需求，但由于建筑物的温度上限通常不会超过70℃，因此虽然该专利技术方案能够一定程度上满足其作为建材的使用需求；但该技术方案不能借鉴应用于作为线缆铠装层等工业生产领域；具体存在如下技术问题：现有技术以石蜡作为主要成分制作相变蓄热材料，相变蓄热材料添附在支撑材料侧，以确保支撑材料不会因过热而大幅降低拉伸强度。但是在温度环境出现200摄氏度以上的瞬时高温时，为了确保支撑材料的状态，则需要使用的作为相变蓄热材料的石蜡用量则比较多，最终的复合材料整体质量大幅提升，使得应用场景受限；第二，石蜡蓄热后，逐步缓慢释放热量，使得支撑材料被长时间高温炙烤也会引起材料属性变劣；第三，复合材料在应用于线缆时不可能完全保持绝对水平状态，较大量的石蜡在遇热融化后会填补相变蓄热材料与支撑材料之间的间隙，使得液态石蜡向低点聚集，使得低点的耐热性加强，而其他点的耐热性几近丧失，并且复合材料的低点会非对称地拉拽支撑材料，形成易损坏点；第四，石蜡制作相变蓄热材料，现有技术需要四小时左右的冷却凝固过程，此过程中相变蓄热材料的难以收储，并且不利于持续生产。

发明内容

本专利申请人首先提出了一种在200摄氏度瞬时高温环境下依旧能保持较好拉伸强度的复合材料，这种复合材料具体工艺如下：在超高分子量聚乙烯纤维的外部缠绕包覆纱，包覆纱浸水后再行冰冻，而后在包覆纱外包覆液态石蜡，液态石蜡遇冷快速凝固为成品；为了生产上述的复合材料，申请人提供一种耐热超高分子量聚乙烯纤维制品的制备装置，其中，耐热超高分子量聚乙烯纤维制品包括超高分子量聚乙烯纤维；以及，缠绕包覆在超高分子量聚乙烯纤维外的包覆纱，包覆纱中吸附有水；以及包覆在包覆纱的石蜡层；本发明具体由以下技术方案实现：

一种耐热超高分子量聚乙烯纤维制品的制备装置，包括缠绕机构，用于以耐热超高分子量聚乙烯纤维为纱芯，在纱芯上缠绕包覆纱；浸水机构，包括内容有水的水容器，供绕过包覆纱的纱芯通过使得包覆纱吸水；冷冻机构，具有低温腔室，吸水后的包覆丝穿过该低温腔室时其中的水凝结成冰，形成冰丝；以及包覆石蜡机构，用于将液态的石蜡包覆在冰丝的外部并且遇冷迅速凝结形成防止水汽逸散的致密石蜡层。