一种耐紫外光老化的超高分子量聚乙烯纤维及其生产方法技术

本发明专利技术提供一种耐紫外光老化的超高分子量聚乙烯纤维，所述超高分子量聚乙烯纤维含有紫外线吸收剂(UV‑P)，且所述的超高分子量聚乙烯纤维的相对分子量大于50万；本发明专利技术在纤维中添加UV‑P，在本文测试方法204小时，强度保持率大于60％。

【技术实现步骤摘要】
一种耐紫外光老化的超高分子量聚乙烯纤维及其生产方法
本专利技术涉及超高分子量聚乙烯纤维，具体涉及一种耐紫外光老化的超高分子量聚乙烯纤维及其生产方法
技术介绍
超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维是一种理论上全部由亚甲基(CH2)组成的高性能纤维，因为其结构中的亚甲基对290-400nm波长的紫外光无吸收，通常认为UHMWPE纤维是一种耐紫外线光老化的材料，已经有很多公开报道证实了UHMWPE纤维的耐紫外光老化性能大大优于芳纶和PBO等液晶高性能纤维。虽然这种纤维可以在紫外光暴露的环境下直接应用，但是，因实际上UHMWPE内部含有少量端基、侧基、支链、杂原子和氧化结构等对紫外光有吸收的基团，经过紫外光照射后UHMWPE纤维的性能仍然会下降，甚至在经过一段时间后，UHMWPE的性能会加速下降，并最终导致UHMWPE纤维制品的破坏。虽然在UHMWPE纤维制品表面涂敷其他材料可以提高制品的耐紫外光老化性能，但涂敷其他材料增加了制品重量、增加了涂敷-干燥工序并进而增加了成本，且涂敷材料在应用中产生脱落等其他问题，从本质上提高制品性能的最有效的办法是提高纤维的耐光老化性能。虽然还没有发现以提高UHMWPE纤维耐紫外光老化性能为目的的专利和文献，但开发一种具有更优异的耐紫外光老化的UHMWPE纤维产品显然很有意义，可以提高这种纤维和制品暴露于环境中的时间，提高制品在光环境下应用的可靠性，延长制品的使用寿命，降低客户更换材料的频率，并为客户节约了成本。
技术实现思路
第一方面，本专利技术提供一种耐紫外光老化的超高分子量聚乙烯纤维，所述超高分子量聚乙烯纤维含有紫外线吸收剂(UV-P)，且所述的超高分子量聚乙烯纤维的相对分子量大于50万。本专利技术的专利技术人在纤维中添加UV-P，在本文测试方法204小时，强度保持率大于60％。在本专利技术一些实施方式中，所述的紫外线吸收剂的含量占超高分子量聚乙烯纤维的总量的0.1％-8％，当UV-P的用量小于0.1％时，光老化性能改善不明显；当UV-P含量大于8％时，超高分子量聚乙烯纤维纺丝稳定性差，且纤维机械性能下降较多；优选地，当UV-P的用量为0.3％～5％，更优选地，UV-P的用量为0.5％～3，可以兼顾抗光老化性能，纺丝稳定性和纤维力学性能。在本专利技术一些实施方式中，所述紫外线吸收剂选自纳米炭黑，碳纳米管，石墨烯，氧化锌，二氧化钛(金红石型)，二氧化硅，碳酸钙，硫酸钡中的一种或者两种以上。第二方面，本专利技术提供一种超高分子量聚乙烯纤维生产用UV-P母液，所述UV-P母液按照重量百分比计算包括2～50％紫外线吸收剂、不大于3％表面活性剂、不大于1％分散剂、<1％硅烷偶联剂、不大于2％的增稠剂和45～98％溶剂；本专利技术通过对UV-P进行表面处理，分散效果佳，提高无机粒子在溶剂中的分散性，避免二次团聚，使得超高分子量聚乙烯纤维耐紫外光性能优越。在本专利技术一些实施方式中，所述增稠剂选自购买自Ashland公司的NatrosolAT250，NatrosolPlus330、购买自Dow公司的ASE-60，购买自BASF公司的Rheovis132、TT-935、AcrysolRM-8W、RM-2020NPR，聚乙烯蜡，聚乙烯，极性基团改性的聚乙烯中的一种或多种；进一步优选地，所述增稠剂质量百分比含量不大于0.8％。在本专利技术一些实施方式中，所述表面活性剂选自十二烷基硫酸钠，壬基酚聚氧乙烯(10)醚-2-磺酸基琥珀酸单酯二钠盐，烷基酚聚氧乙烯醚脂肪醇聚氧烯醚硫酸钠(AES)，正十二烷基苯磺酸钠，聚氧乙烯(20)失水山梨醇单硬脂酸酯，烷基酚烯丙基聚醚硫酸盐，烷基苯酚聚乙二醇醚中的一种或两种以上；本专利技术通过研磨时加入表面活性剂可以降低UV-P粒子与白油之间的表面张力，提高UV-P粒子的分散稳定性，避免分散后的原生纳米UV-P重新团聚成体积更大的粒子。进一步优选地，所述表面活性剂质量百分比含量不大于0.1～5％；更进一步优选地，所述表面活性剂的质量百分比为0.5～3％。在本专利技术一些实施方式中，所述分散剂选自购买自汽巴公司的EFKA4560、购买自ICI公司的SolsperseS27000、聚乙烯醇、大分子醚类分散剂中的一种或两种以上；分散剂的添加使得UV-P母液的稳定性更佳。在本专利技术一些实施方式中，所述硅烷偶联剂选自下述品种的一种或两种以上：γ-氯丙基三甲氧基硅烷，乙烯基三甲氧基硅烷，乙烯基三乙氧基硅烷，γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷，β-(3,4环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷，γ-缩水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷，γ-巯丙基三甲氧基硅烷，γ-巯丙基三乙氧基硅烷，N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，γ-脲基丙基三乙氧基硅烷，γ-(3,2-环氧丙氧基)甲基三甲氧基硅烷，γ-巯丙基三乙氧基硅烷，γ-(乙二胺基)丙基三甲氧基硅烷，γ-氨丙基三乙氧基硅烷，二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷，γ-乙二胺基三乙氧基硅烷，α-(乙二胺基)甲基三乙氧基硅烷，苯胺甲基三乙氧基硅烷，苯胺甲基三甲氧基硅烷，γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷，双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化碳，环己基甲基二甲氧基硅烷；硅烷偶联剂的添加使得UV-P与白油和聚乙烯的相容性更好。在本专利技术一些实施方式中，，溶剂包括但不限于白油、石蜡油、煤油、十氢萘。第三方面，，本专利技术还提供上述所述的超高分子量聚乙烯纤维生产用UV-P母液的制备方法，该方法包括如下步骤：步骤1)将紫外吸收剂、表面活性剂、分散剂、硅烷偶联剂和溶剂进行研磨混匀，获得高浓消光母液；步骤2)将溶剂、表面活性剂、增稠剂以及步骤1)获得的高浓UV-P母液加入高速剪切设备进行高速剪切以获得超高分子量聚乙烯纤维用UV-P母液。通过以上制备方法获得母液，UV-P经过表面分散处理，有效避免了其二次团聚，分散效果好，使得其在应用到超高分子量聚乙烯纤维生产时，获得优异的耐紫外光老化性能。第四方面，本专利技术提供一种耐紫外光老化的超高分子量聚乙烯纤维的生产方法，现有技术已经公开的超高分子量聚乙烯纤维的生产方法包括配料-混料溶解-计量泵纺丝步骤，基于此基础，本专利技术的实施方式在配料步骤、混料溶解步骤、计量泵纺丝步骤中的至少其中一个步骤中加入紫外线吸收剂即获得耐紫外光老化的超高分子量聚乙烯纤维；具体地，上述UV-P的添加步骤可以理解为：UV-P的添加位置可以在配料时添加(添加位置1)，可以在混料溶解设备中添加(添加位置2)，可以在纺丝计量泵前添加(添加位置3)；而不同添加位置取决于UV-P的分散形态和耐温性，如为固体粉末状态可以在添加位置1中添加，如为分散液状态则可以从位置2和/或位置3添加。在本专利技术一些实施方式中，将紫外吸收剂在添加之前进行分散预处理；在本专利技术一些具体实施方式中，将上述所述的超高分子量聚乙烯纤维生产用UV-P母液添加至混料溶解步骤、计量泵纺丝步骤中的至少其中一个步骤中。第三方面，本专利技术提供一种耐紫外光老化的超高分子量聚乙烯纤维的生产方法，该生产方法选自湿法生产或者干法生产，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐紫外光老化的超高分子量聚乙烯纤维，其特征在于，所述超高分子量聚乙烯纤维相对分子量大于50万且含有紫外线吸收剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种耐紫外光老化的超高分子量聚乙烯纤维，其特征在于，所述超高分子量聚乙烯纤维相对分子量大于50万且含有紫外线吸收剂。


2.如权利要求1所述的超高分子量聚乙烯纤维，其特征在于，所述的紫外线吸收剂的含量占超高分子量聚乙烯纤维总量的0.1％-8％，优选为0.5％-5％。
优选地，所述紫外线吸收剂选自纳米炭黑、碳纳米管、石墨烯、氧化锌、二氧化钛(金红石型)，二氧化硅，碳酸钙，硫酸钡中的一种或者两种以上。


3.一种超高分子量聚乙烯纤维生产用UV-P母液，其特征在于，所述UV-P母液按照重量百分比计算包括2～50％紫外线吸收剂、不大于3％表面活性剂、不大于1％分散剂、<1％硅烷偶联剂、不大于2％的增稠剂和45～98％溶剂。


4.如权利要求3所述的UV-P母液，其特征在于，所述增稠剂选自购买自Ashland公司的NatrosolAT250，NatrosolPlus330、购买自Dow公司的ASE-60，购买自BASF公司的Rheovis132、TT-935、AcrysolRM-8W、RM-2020NPR，聚乙烯蜡，聚乙烯，极性基团改性的聚乙烯中的一种或多种；
进一步优选地，所述增稠剂质量百分比含量不大于0.8％。


5.如权利要求3所述的UV-P母液，其特征在于，所述表面活性剂选自十二烷基硫酸钠，壬基酚聚氧乙烯(10)醚-2-磺酸基琥珀酸单酯二钠盐，烷基酚聚氧乙烯醚脂肪醇聚氧烯醚硫酸钠(AES)，正十二烷基苯磺酸钠，聚氧乙烯(20)失水山梨醇单硬脂酸酯，烷基酚烯丙基聚醚硫酸盐，烷基苯酚聚乙二醇醚中的一种或两种以上。


6.如权利要求3所述的UV-P母液，其特征在于，所述分散剂选自购买自汽巴公司的EFKA4560、购买自ICI公司的SolsperseS27000、聚乙烯醇、大分子醚类分散剂中的一种或两种以上。


7.如权利要求3所述的UV-P母液，其特征在于，所述硅烷偶联剂选自下述品种的一种或两种以上：γ-氯丙基三甲氧基硅烷，乙烯基三甲氧基硅烷，乙烯基三乙氧基硅烷，γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷，β-(3,4环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷，γ-缩水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宏，
申请(专利权)人：龙游龙纤新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33