软质耐磨短纤及其制备方法和用途技术

本发明专利技术公开了一种软质耐磨短纤及其制备方法和用途，所述软质耐磨短纤，由聚乙烯和耐磨粉体为原料制备得到。制备方法：以聚乙烯和耐磨粉体为原料，通过熔融纺丝或溶液纺丝法制备得到聚乙烯耐磨长丝；使用切断机将上述聚乙烯耐磨长丝切断为长度50~150um的软质耐磨短纤。采用本发明专利技术产品制备的耐切割性能优化的超高分子量聚乙烯长丝，其强度高、模量高、残余含油率低，耐切割性能稳定，手感柔软。

Soft wear resistant short fiber and its preparation methods and uses

The invention discloses a soft wear-resistant staple fiber and its preparation method and application. The soft wear-resistant staple fiber is prepared from polyethylene and wear-resistant powder as raw material. The preparation method is polyethylene and wear resistant powder as raw material, and polyethylene wear resistant filament is prepared by melt spinning or solution spinning. The wear-resistant polyester wear resistant filament is cut to soft 50~150um wear resistant short fiber by cutting machine. The ultra high molecular weight polyethylene filament prepared by the product of the invention has the advantages of high strength, high modulus, low residual oil content, stable cutting performance and soft handle.

【技术实现步骤摘要】
软质耐磨短纤及其制备方法和用途
本专利技术涉及一种软质耐磨短纤及其制备方法和用途。
技术介绍
高强聚乙烯纤维一般是由特性粘数大于18的超高分子量聚乙烯经冻胶纺丝法制成，纤维中超高分子量聚乙烯的粘均分子量一般在200万以上，使得纤维具有较常规化纤高很多的强度和模量，由其制成的制品具有优异的抗拉性、抗冲击性和耐磨性，在绳缆、防弹制品、劳动防护制品等方面有着广泛的应用。由高强聚乙烯纤维直接编织制成的劳动防护制品如手套、袖套、围裙等的耐磨防割性能虽然较常规化纤好，但无法满足较高防切割等级(如EN388规定的4级或5级)的要求。下游厂家一般通过将高强聚乙烯纤维与玻纤或钢丝等包覆后再编织制品，来提高制品的防切割等级，但同时带来了质量增加、舒适性降低等负面影响。从改善原料角度出发，开发防切割性能更好的高强聚乙烯纤维并直接用于制品生产，将有助于矛盾的解决。专利WO2008/046476中公开了一种耐切割超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，该方法是将硬质矿物纤维混入以十氢萘为溶剂的纺丝原液中，并通过干法纺丝法纺制超高分子量聚乙烯纤维，所获得超高分子量聚乙烯纤维的耐切割性能较常规高强聚乙烯纤维有一定的提高，但由于使用的是矿物纤度，也存在如下问题：(1)由于使用的改性添加剂是有一定长径比的短纤，在生产过程中容易堵塞过滤网，造成生产不能顺利进行；(2)由于使用的是矿物短纤维，其与聚乙烯的结合力较差，不易在超高分子量聚乙烯中分散均匀，造成最终的纤维耐切割性能不稳定；(3)所纺制的纤维的手感差，导致最终制品手感差。专利CN105734708A中公开了一种耐切割超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，该方法是将诸如陶瓷纤维、碳纤维、碳化硅晶须等硬质纤维与超高分子量聚乙烯的溶解液混合来纺制纤维，预先将硬质纤维在高混机中进行了搅拌，然后在白油中进行了预分散，硬质纤维在原液中的分散效果有提高，但是硬质纤维与纤维基体结合力差、纤维手感差得缺点仍存在。专利US5976998中公开了一种填充抗切纤维，该纤维是由成纤聚合物和一种莫氏硬度大于3的硬质颗粒制造，由于使用的硬质颗粒粒径小、用量少，存在如下问题：(1)硬质颗粒粒径小，在纺丝原液中易团聚，容易堵塞过滤网；(2)硬质颗粒用量少，且不能在纤维本体中形成均匀的网状分布，对纤维耐切割性改善效果差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可用于制备耐切割性能优化的高耐切割高强高模聚乙烯长丝的软质耐磨短纤及其制备方法和用途。本专利技术的技术解决方案是：一种软质耐磨短纤，其特征是：由聚乙烯和耐磨粉体为原料制备得到。一种软质耐磨短纤的制备方法，其特征是：以聚乙烯和耐磨粉体为原料，通过熔融纺丝或溶液纺丝法制备得到聚乙烯耐磨长丝；使用切断机将上述聚乙烯耐磨长丝切断为长度50～150um的软质耐磨短纤。所述耐磨粉体选自金刚石粉体、石墨烯粉体、氮硅氧化合物粉体中的两种或三种，其中至少有一种是石墨烯粉体。所述聚乙烯的特性粘度值为1.5到7；所述聚乙烯耐磨长丝的直径为5～15um；耐磨粉体颗粒直径为0.80～10um。一种软质耐磨短纤在制备高耐切割高强高模聚乙烯长丝中的应用，包括下列步骤：(1)制备软质耐磨短纤：以聚乙烯和耐磨粉体为原料，通过熔融纺丝或溶液纺丝法制备的聚乙烯耐磨长丝；使用切断机将上述聚乙烯耐磨长丝切断为长度50～150um的软质耐磨短纤；(2)将超高分子量聚乙烯粉末投入到白油中，搅拌均匀，获得超高分子量聚乙烯纺丝原液；(3)将软质耐磨短纤投入到一定量的白油中，分散均匀，制得短纤预分散液；(4)将上述短纤预分散液加入到超高分子量聚乙烯纺丝原液中，在氮气保护下搅拌均匀，并在氮气保护下喂入双螺杆挤出机，纺丝原液在双螺杆挤出机中经溶解、匀混后，再经脱泡、过滤，经纺丝组件挤出，进入冷却液槽经冷却后形成冻胶丝条；(5)冻胶丝条经预拉伸、多级萃取、干燥和热拉伸，再经过热定型形成耐切割性能优化的超高分子量聚乙烯纤维。步骤(1)中所述耐磨粉体选自金刚石粉体、石墨烯粉体、氮硅氧化合物粉体中的两种或三种，其中至少有一种是石墨烯粉体。步骤(1)中所述聚乙烯的特性粘度值为1.5到7；所述聚乙烯耐磨长丝的直径为5～15um；耐磨粉体颗粒直径为0.80～10um。优选在使用前对粉体进行表面处理。所述耐磨聚乙烯长丝纤度小于3.3D，优选小于2.2D，最优选小于1.5D，最优选小于1D；纤维中耐磨粉体的含量不低于10％，优选不低于15％，最优选不低于20％。步骤(2)中所述超高分子量聚乙烯的特性粘度值为18到35，分子量分布不大于3，堆积密度不大于0.45g/cm3；所述白油为超高分子量聚乙烯的溶剂，40度下运动粘度70～80cSt；步骤(3)中软质耐磨短纤投入到一定量的白油中后，采用高剪切乳化机分散均匀，高剪切乳化机的搅拌转速2500rpm以上，乳化时间大于1h。步骤(4)中所述双螺杆挤出机为溶解设备，直径95～125mm，长径比56～68；所述氮气的纯度高于99.9％，含水率低于0.01％；步骤(4)中所述溶解温度240～280℃；所述过滤器及纺丝组件的滤网目数30目～120目；冷却液槽中的冷却介质为水或白油，介质温度10～25℃；纺丝组件与冷却介质液面间为氮气保护的气隙，气隙温度10～20℃，气隙高度1～5cm。步骤(5)中所述多级预拉伸为三级拉伸，拉伸倍率分别为1.2～1.3倍、3.0～3.5倍、1.5～2.0倍，拉伸温度20～80℃；步骤(5)中所述多级萃取为5级以上，萃取剂为碳氢清洗剂、二甲苯、二氯甲烷、四氯乙烯中的一种，萃取温度0～70℃。步骤(5)中所述多级萃取为多槽串联、阶梯溢流的方式；多级热拉伸通过七辊牵伸机和牵伸热烘箱实现，所述多级为3级以上，各级拉伸倍率逐级降低且均大于1，第4级拉伸倍率1.0～1.1倍；拉伸温度为130～150℃，1～4级拉伸逐级升温；所述热定型为微张力热定型，定型速比为1.00～1.03，定型温度80～130℃，定型时间不低于5s。本专利技术由于在制备耐切割性能优化的高强聚乙烯长丝时，纺丝原液中添加的是软质耐磨聚乙烯短纤，其表面能低，且本身与白油和超高分子量聚乙烯具有很好的相容性，在白油中乳化分散时不易团聚，容易获得分散均匀的预分散液。另外受其包裹的耐磨粉体组合也更容易在超高分子量聚乙烯中获得均匀分布。石墨烯粉体由于有具有很高的比表面积，作为中介物，一端包裹耐磨粉体，另一端缠绕聚乙烯分子长链，使得耐磨粉体跟聚乙烯长链的结合力更强，不易脱落，纤维耐切割性能更持久。利用本专利技术制备的耐切割性能优化的超高分子量聚乙烯长丝，其强度高、模量高、残余含油率低，耐切割性能稳定，手感柔软。并且该专利技术中的制备方法可有效避免纳米粉体团聚造成的生产线过滤网堵塞现象，能够长期稳定地生产，有利于提高生产效率。利用该纤维编织的手套，在不包覆玻纤或钢丝的情况下，耐切割等级就可以达到欧标4级以上，耐切割性能大大提高。下面结合实施例对本专利技术作进一步说明。具体实施方式下述实施例中，纤维的机械性能和防切割性能按照下面方法测定：复合纤维的拉伸强度、拉伸模量及断裂伸长率是通过电子织物强力机(温州大荣纺织仪器有限公司)测定而得，预张力10N，夹距500mm，拉伸速度250mm/min，测试环境温度25℃，湿度55％。实施例中所制备的纤维均按照相同的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种软质耐磨短纤，其特征是：由聚乙烯和耐磨粉体为原料制备得到。

【技术特征摘要】
1.一种软质耐磨短纤，其特征是：由聚乙烯和耐磨粉体为原料制备得到。2.一种权利要求1所述的软质耐磨短纤的制备方法，其特征是：以聚乙烯和耐磨粉体为原料，通过熔融纺丝或溶液纺丝法制备得到聚乙烯耐磨长丝；使用切断机将上述聚乙烯耐磨长丝切断为长度50~150um的软质耐磨短纤。3.根据权利要求2所述的软质耐磨短纤的制备方法，其特征是：所述耐磨粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛艳丰，李珣珣，周新基，朱建军，蔡卫，仁大贤，杨建军，王金建，姚建泉，刘昆，陈俊明，
申请(专利权)人：江苏九九久科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32