一种用于包装机械导轨的抗静电超高分子量聚乙烯纤维材料制造技术

本发明专利技术涉及一种用于包装机械导轨的抗静电超高分子量聚乙烯纤维材料，属于聚乙烯纤维领域。所述用于包装机械导轨的抗静电超高分子量聚乙烯纤维材料由如下方法准备得到：将超高分子量聚乙烯树脂利用双螺杆挤出机溶胀制备纺丝液；进行纺丝、水浴凝固后，形成冻胶丝条；进行冻胶丝的预牵伸，然后将冻胶纤维分别在120℃、150℃、180℃进行三级热拉伸，通过三级热拉伸，使得纤维逐级形成表面缺陷，较佳的使石墨烯粘附在纤维表面。赋予抗静电超高分子量聚乙烯纤维优异的抗静电、耐磨功能和强度。

【技术实现步骤摘要】
一种用于包装机械导轨的抗静电超高分子量聚乙烯纤维材料
本专利技术涉及一种用于包装机械导轨的抗静电超高分子量聚乙烯纤维材料，属于聚乙烯纤维领域。
技术介绍
超高相对分子质量聚乙烯纤维，也称高强高模聚乙烯纤维，是指由相对分子质量在100万以上的聚乙烯依次经过纺丝、萃取、干燥和超倍拉伸制成的一种高性能纤维。采用该纤维制成的纤维增强复合材料具有质量轻、耐冲击、介电性能好等优点，被广泛用于航空航天、海域防御、武器装备和日常工业等领域。由于超高相对分子质量聚乙烯纤维由于其绝缘性好，介电常数低(2.4)、电阻高(＞1014Ω)，所以抗静电性能较差。在加工过程中极易产生静电，由于伴随有溶剂萃取、干燥、热拉伸和高速卷绕等高摩擦环节，冻胶丝和成品纤维都极易产生静电。尤其在热拉伸阶段，如果产生的静电较大，丝束的抱合性较差，那么在卷绕时就会发生相互并缠现象，造成断头数增加，而且纤维静电大，丝束容易蓬松，在下游应用进行退绕时，极易发生挂导丝器等情况，所以需要采取适当措施来消除静电，以保证生产的稳定性。目前在生产工艺中，超高相对分子质量聚乙烯纤维与接触面摩擦过程中产生的挤、压、拉、磨、剥离等作用加剧了电荷的转移，现已有文献对纤维及织物的抗静电问题系统地做了论述，提出了许多暂时性和耐久性抗静电的途径，但都制备工艺繁琐，不利于产业化，或者添加抗静电剂降低了超高相对分子质量聚乙烯纤维的力学性能。因此需要采取较简易的措施来保证生产，同时又不降低其纤维的力学性能。申请号为200810035489.0的中国专利本公开了一种中空超高相对分子质量聚乙烯纤维的制备方法，是将超高相对分子质量聚乙烯纺丝原液，在高温下经由中空纺丝喷头挤出，进入凝固浴骤冷成冻胶纤维，将制得的冻胶纤维进行萃取、干燥、超拉伸制得中空高强高模纤维。该方法缩短了纤维内溶剂扩散出冻胶纤维经过的路径，提高了萃取效率，简化了萃取工艺，消除了结构不匀，进一步了提高纤维的力学性能。申请号为201310221325.8的中国专利本公开了一种超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法，该方法包括：将超高分子量聚乙烯纺丝原液制成凝胶化预取向丝条；将所述凝胶化预取向丝条进行平衡静置处理；将所述平衡静置处理后的凝胶化预取向丝条依次进行预牵伸、萃取、干燥和正牵伸，并且在正牵伸的同时涂覆抗静电油剂水溶液，得到超高分子量聚乙烯纤维；所述抗静电油剂为聚氧乙烯醚型抗静电剂和阴离子型抗静电剂的混合物，所述抗静电油剂在20℃下粘度为80mPa·s～90mPa·s，所述抗静电油剂水溶液的质量浓度为0.5%～3%。该方法能使成品聚乙烯纤维在保持高强度、高模量的同时，具有较低的静电，利于应用。本专利技术提供的超高分子量聚乙烯纤维的静电压＜0.2kV。申请号为201210396200.4的中国专利公开了一种纳米改性超高分子量聚乙烯抗静电复合材料的制备方法，该方法按重量份将2-20份包覆剂放入反应釜中，于150-180℃熔融，放入1-10份纳米导电材料、1-5份分散剂，高速搅拌分散10-30分钟，加入10-50份溶剂，降温冷却，过滤烘干，得到有机层包覆纳米导电材料；然后将上述有机层包覆纳米导电材料与100份超高分子量聚乙烯高速混合，将混合物用双螺杆挤出机挤出造粒，挤出熔体温度控制在200-230℃，即得产品。与现有技术相比，本专利技术制备的纳米改性UHMWPE抗静电复合材料形成纳米级连续立体网状结构导电网络，这种立体穿插纳米尺度均匀分布，对在低导电材料含量情况下就形成稳定的导电通路作出贡献。申请号为201510938505.7的中国专利本公开了一种超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，包括纤维整理步骤，所述纤维整理包括如下步骤：1）在31质量份去离子水中投入1～2质量份十二烷基三甲基氯化铵、4.3质量份乙二胺二邻羟苯基大乙酸铁钠、2.8质量份聚氧乙烯二胺、1.9质量份纳米级氢氧化铝混合，搅拌均匀；2）再同时缓慢加入3.4质量份石油磺酸盐、2.7质量份聚氧化乙烯三甲基氯化铵、1.4质量份六水氯化镁、5.3质量份木质素磺酸盐，继续搅拌，至充分混合均匀，制得整理液；3）将羟乙基纤维素纤维在整理液中浸轧处理，取出后恒温烘干。本专利技术超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，包括纤维整理步骤，整理后的羟乙基纤维素纤维具有优异的抗菌、阻燃、抗静电性能。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种用于包装机械导轨的抗静电超高分子量聚乙烯纤维材料。一种用于包装机械导轨的抗静电超高分子量聚乙烯纤维材料，其特征是由如下方法制备得到：a、将超高分子量聚乙烯树脂加入到溶剂中，加入功能性助剂，在双螺杆挤出机中溶胀，并升温至80℃～120℃反应2h～4h，得到超高分子量聚乙烯纺丝液；所述溶剂为矿物油、十氢萘、二甲苯中的任一种；b、将步骤a得到的超高分子量聚乙烯纺丝液进行纺丝、水浴凝固后，形成冻胶丝条；c、将步骤b得到的冻胶丝条经过导辊，逐级进入三辊机组和五辊机组，进行冻胶丝的预牵伸，再经热风干燥后得到冻胶纤维，然后将冻胶纤维分别在120℃、150℃、180℃进行三级热拉伸，卷绕后得到用于包装机械导轨的抗静电超高分子量聚乙烯纤维材料；其中，在热拉伸过程为：将石墨烯分散在二甲苯溶剂中，超声分散1h～5h，倒入浴液装置，让冻胶纤维热拉伸后连续经过石墨烯和二甲苯的浴液涂敷。步骤a中，聚乙烯树脂的重均分子量为150万～300万。步骤a中，功能性助剂为增韧剂、阻燃剂中的任一种或几种。功能助剂为本领域的常规原料，通常根据具体的需要进行选择性的添加。如增韧剂选用橡胶弹性体SBS、POE；阻燃剂选用氢氧化镁。步骤a中，超高分子量聚乙烯树脂与溶剂的重量比为1:70～1:90，超高分子量聚乙烯树脂与功能性助剂的重量比为100:1-3。步骤c中，石墨烯与二甲苯溶剂的重量比为1:100～3：100。步骤c中三级热拉伸120℃的拉伸倍率为3；150℃的拉伸倍率为5；180℃的拉伸倍率为10。步骤c中预牵伸在三辊机组和五辊机组间赋予冻胶丝条的拉伸强度为10MPa。本专利技术的技术优势：采用在超高分子量聚乙烯纤维热牵伸过程中，同时让超高分子量聚乙烯纤维经过带有抗静电的石墨烯和二甲苯浴液的涂敷，石墨烯具有良好的导电性，在超高分子量聚乙烯纤维材料表面快速形成导电通道，使电荷快速转移，从而消除其纤维的静电；另外二甲苯还能形成憎水性油膜，降低纤维的摩擦因数，在使用过程中使静电减少，且不会降低其纤维的力学性能，该方法制备的石墨烯/超高分子量聚乙烯纤维抗静电效果明显，方法简单，可用于大规模生产。特别是通过三级热拉伸，使得纤维逐级形成表面缺陷，较佳的使石墨烯粘附在纤维表面。其中，超高分子量聚乙烯纤维，又称高强高模聚乙烯纤维，是目前世界上比强度和比模量最高的纤维，其分子量在100万～500万的聚乙烯所纺出的纤维。超高分子量聚乙烯纤维由于具有亚甲基相连的超分子链结构，没有侧基，结构对称，使得该纤维轴取向度高、结晶度高，所以其具有优良的力学性能；而且超高分子量聚乙烯纤维的分子结构不含易反应基团，所以其化学稳定性好。石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料,石墨烯稳定的晶格结构使碳原子具有优秀的导电性，石墨烯中的电子在轨道中移动时，不会因晶格缺陷或引入外来原子而发生散射，由于原子间作用力十分强，在常本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于包装机械导轨的抗静电超高分子量聚乙烯纤维材料，其特征是由如下方法制备得到：a、将超高分子量聚乙烯树脂加入到溶剂中，加入功能性助剂，在双螺杆挤出机中溶胀，并升温至80℃～120℃反应2h～4h，得到超高分子量聚乙烯纺丝液；所述溶剂为矿物油、十氢萘、二甲苯中的任一种；b、将步骤a得到的超高分子量聚乙烯纺丝液进行纺丝、水浴凝固后，形成冻胶丝条；c、将步骤b得到的冻胶丝条经过导辊，逐级进入三辊机组和五辊机组，进行冻胶丝的预牵伸，再经热风干燥后得到冻胶纤维，然后将冻胶纤维分别在120℃、150℃、180℃进行三级热拉伸，卷绕后得到用于包装机械导轨的抗静电超高分子量聚乙烯纤维材料；其中，在热拉伸过程为：将石墨烯分散在二甲苯溶剂中，超声分散1h～5h，倒入浴液装置，让冻胶纤维经过热拉伸后连续进入石墨烯和二甲苯的浴液涂敷。

【技术特征摘要】
1.一种用于包装机械导轨的抗静电超高分子量聚乙烯纤维材料，其特征是由如下方法制备得到：a、将超高分子量聚乙烯树脂加入到溶剂中，加入功能性助剂，在双螺杆挤出机中溶胀，并升温至80℃～120℃反应2h～4h，得到超高分子量聚乙烯纺丝液；所述溶剂为矿物油、十氢萘、二甲苯中的任一种；b、将步骤a得到的超高分子量聚乙烯纺丝液进行纺丝、水浴凝固后，形成冻胶丝条；c、将步骤b得到的冻胶丝条经过导辊，逐级进入三辊机组和五辊机组，进行冻胶丝的预牵伸，再经热风干燥后得到冻胶纤维，然后将冻胶纤维分别在120℃、150℃、180℃进行三级热拉伸，卷绕后得到用于包装机械导轨的抗静电超高分子量聚乙烯纤维材料；其中，在热拉伸过程为：将石墨烯分散在二甲苯溶剂中，超声分散1h～5h，倒入浴液装置，让冻胶纤维经过热拉伸后连续进入石墨烯和二甲苯的浴液涂敷。2.根据权利要求1所述的一种用于包装机械导轨的抗静电超高分子量聚乙烯纤维材料，其特征在于，步骤a中，聚乙烯树脂的重均分子量为150万～300万。3.根据权利要求1所述的一种用于包装机械导轨的抗静电超高分子量聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈庆，
申请(专利权)人：成都新柯力化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51