一种超短纤增强超高分子量聚乙烯复合纤维的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超短纤增强超高分子量聚乙烯复合纤维的制备方法，将超短纤与纺丝白油按质量比为1.34

【技术实现步骤摘要】
一种超短纤增强超高分子量聚乙烯复合纤维的制备方法


[0001]本专利技术涉及超高分子量聚乙烯纤维
，尤其涉及一种超短纤增强超高分子量聚乙烯复合纤维的制备方法。

技术介绍

[0002]进入21世纪以来，材料领域飞速发展，涌现了一批引起行业变革的新材料，高性能纤维材料具有强度高、刚性大、化学稳定性好等特点。其中作为三大高性能材料的碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯纤维已取代了多个领域中的金属材料。
[0003]超高分子量聚乙烯纤维由于原料易得，成本相对较低，已经产业化生产十几年且在各领域得到广泛应用。超高分子量聚乙烯纤维具有高取向度、高结晶度，微纤沿拉伸方向排列规整度高的结构的特点。尤其是以其力学性能优异，轴向拉伸强度很高，比强度是现有高性能纤维中最高的；可用于军队装备物资、机械制造、薄板加工、玻璃切割、精工打磨、锻件搬运、屠宰分割、消防救援、野外防护、刀具生产、造纸、航运、渔业、海上工业用绳索、电缆、渔网，登山绳索等领域；并在汽车、航空航天、国防兵器等领域，发挥了越来越大的作用。
[0004]超高分子量聚乙烯纤维产业化时间较短，制备方法、性能提高及应用拓展尚在研究发展中，国内已产业化生产的厂家不足十家。复合纤维材料、树脂复合材料、纤维改性、应用开发等内容为近年来的研究热点。随着超高分子量聚乙烯纤维在安全防护领域大范围应用，由于其本身分子结构特殊性产生的问题越来越多，使之具备优良性能的因素反而成为制约该纤维进一步应用的弊端，尤其以防护制品防切割指数不足、绳类制品蠕变现象严重最为突出。
专利技术内容
[0005]本专利技术的目的在于提供一种超短纤增强超高分子量聚乙烯复合纤维及其制备方法，在超高分子量聚乙烯纤维的制备过程中加入超短纤增强纤维材料作为填料，形成一种复合纤维，从而弥补超高分子量聚乙烯纤维在使用中的不足，增强纤维防切割性能，改善蠕变性能。
[0006]本专利技术采用超短纤作为填料制备超短纤增强超高分子量聚乙烯复合纤维。
[0007]本专利技术包括如下步骤：
[0008](1)将超短纤与纺丝白油按质量比为1.34
‑
6.67：100混合，连续搅拌分散均匀以防止玻璃及玄武岩超短纤因密度大导致沉降，得到超短纤混合液；
[0009](2)将超高分子量聚乙烯粉末与纺丝白油按质量比为9.4
‑
9.8：100在溶胀釜中搅拌，搅拌过程中升温至120
‑
125℃，得到纺丝溶胀液；
[0010](3)将超短纤混合液与纺丝溶胀液同时注入双螺杆挤出机中，通过流量控制，将超短纤与超高分子量聚乙烯的重量比控制在0.1
‑
5：95
‑
99.9，利用双螺杆挤出机的混炼、搅拌功能将超短纤混合液与纺丝液充分混合成为均一的流体，流体温度从110
‑
120℃升温至275
‑
295℃，经过分配板、过滤器、喷丝头形成复合初生纤维；
[0011](4)复合初生纤维经36
‑
48h应力平衡，在集束架上整齐排列，采用碳氢清洗剂清除复合初生纤维中纺丝白油，再经低温挥发出去碳氢清洗剂，接着牵伸通过130
‑
135℃的牵伸热箱，经过四级牵伸，得到高度结晶、高强度、高模量的超短纤增强超高分子量聚乙烯复合纤维。
[0012]优选地，超短纤为玻璃纤维和/或玄武岩纤维。
[0013]优选地，超短纤为玻璃纤维和玄武岩纤维的组合物，玻璃纤维和玄武岩纤维的质量比为1
‑
4：1
‑
4。
[0014]优选地，超短纤的直径为3.5
‑
7μm，长度为0.1
‑
0.5mm。
[0015]优选地，玻璃纤维和玄武岩纤维的参数如下：
[0016]性能指标玻璃纤维玄武岩纤维直径，μm3.5
‑
76
‑
7纤度，dtex110
‑
11622
‑
176断裂强力，N5.0
‑
6.00.5
‑
10.5断裂强度，cN/dtex4.5
‑
5.54.0
‑
6.5断裂伸长，mm8.0
‑
10.08.5
‑
11.0断裂伸长率，％1.3
‑
1.61.4
‑
1.8断裂模量，cN/dtex300
‑
360320
‑
400初始模量，cN/dtex0.04
‑
0.060.03
‑
0.16
[0017]优选地，本专利技术所得超短纤增强超高分子量聚乙烯复合纤维的力学性能如下：线密度为200
‑
800dtex，断裂强力为50
‑
150N，断裂强度为30
‑
35cN/dtex，断裂伸长为13
‑
18mm，断裂伸长率为2.8
‑
4.2％，断裂模量为770
‑
1340cN/dtex，初始模量为0.3
‑
6.2cN/dtex。
[0018]优选地，当本专利技术所得超短纤增强超高分子量聚乙烯复合纤维作为原料用于编制缆绳、登山绳等产品时，2000h后蠕变率由原来的4
‑
8％降为0.65
‑
1.08％。
[0019]优选地，上述集束架为本申请所用技术专利“超高分子量聚乙烯纤维的电动式集束架”(申请号为201120350262.2)。
[0020]本专利技术采用超短纤增强的方法，使所得超短纤增强超高分子量聚乙烯复合纤维除了具备高强度、高模量的性能外，其纤维应力应变性能得到提高，防切割性能优良，根据EN388标准检测制品的防切割指数可达40以上，远高于五级标准防切割指数20的标准。在建筑、电力、切割行业的实际使用过程中，防切割手套制成品手掌部位为重点防护部位，使用寿命可延长一倍以上，且对手部可起到良好的保护作用；而且能有效改善分子链易滑移导致的蠕变，解决原有超高分子量聚乙烯纤维存在的防切割制品性能不足、绳索蠕变现象严重等问题。
具体实施方式
[0021]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步解说。
[0022]实施例1玻璃超短纤增强超高分子量聚乙烯纤维
[0023]将单丝直径为3.5μm的玻璃纤维切断成长度为0.3mm的超短纤，与纺丝白油配置成质量分数为4.0％的混合液，在锚式分散乳化釜中连续搅拌分散均匀，得到超短纤混合液。
[0024]将超高分子量聚乙烯粉末与纺丝白油成质量分数为9.5％的混合液，于溶胀釜加
热至125℃制成纺丝溶胀液。
[0025]将超短纤混合液与纺丝溶胀液在双螺杆挤出机入口端同时注入，控制超短纤混合液的流量为12.56kg/h，纺丝溶胀液流量为171.05kg/h，使超短纤与超高分子量聚乙烯的质量比为3：97。经过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超短纤增强超高分子量聚乙烯复合纤维的制备方法，其特征在于，采用超短纤作为填料制备超短纤增强超高分子量聚乙烯复合纤维。2.根据权利要求1所述超短纤增强超高分子量聚乙烯复合纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将超短纤与纺丝白油按质量比为1.34
‑
6.67：100混合均匀得到超短纤混合液；(2)将超高分子量聚乙烯粉末与纺丝白油按质量比为9.4
‑
9.8：100在溶胀釜中搅拌，搅拌过程中升温至120
‑
125℃，得到纺丝溶胀液；(3)将超短纤混合液与纺丝溶胀液按质量比为0.1
‑
5：95
‑
99.9，充分混合成为均一的流体，流体温度从110
‑
120℃升温至275
‑
295℃，过滤喷丝得到复合初生纤维；(4)复合初生纤维经36
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48h应力平衡，在集束架上整齐排列，采用碳氢清洗剂清除复合初生纤维中纺丝白油，再经低温挥发出去碳氢清洗剂，接着经130
‑
135℃四级牵伸得到超短纤增强超高分子量聚乙烯复合纤维。3.根据权利要求1所述超短纤增强超高分子量聚乙烯复合纤维的制备方法，其特征在于，超短纤为玻璃纤维和/或玄武岩纤维。4.根据权利要求1所述超短纤增强超高分子量聚乙烯复合纤维的制备方法，其特征在于，超...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘耀信，王景景，
申请(专利权)人：杭州永力隆特种纤维有限公司，
类型：发明
国别省市：