一种耐切割超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐切割超分子量聚乙烯纤维及其制备方法，涉及纤维材料技术领域，是由如下按重量份计的各原料制成：超高分子量聚乙烯100份、偶联剂3

【技术实现步骤摘要】
一种耐切割超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法


[0001]本专利技术涉及纤维材料
，尤其涉及一种耐切割超分子量聚乙烯纤维及其制备方法。

技术介绍

[0002]超高分子量聚乙烯纤维是目前已经工业化纤维材料中比强度最高的纤维，是指由相对分子量在100万以上的聚乙烯所纺出来的纤维。由于超高分子量聚乙烯纤维具有质量轻、耐冲击、介电性能高等优点，被广泛用于航空航天领域、海域防御领域、武器装备领域和日常工业领域。超高分子量聚乙烯纤维在民用市场的应用逐渐增大，其中以防切割手套为主的民用市场逐渐占据主导地位。
[0003]纯超高分子量聚乙烯纤维耐切割性能有限，为增加其防切割等级，在现阶段技术中，多在超高分子量聚乙烯纺丝配料阶段或在纺丝工艺中添加硬质组份，以上方法虽都能提高工业手套的防切割等级，但在实际生产工艺中硬质纤维或纳米超细颗粒与有机纺丝溶剂存在不互溶性，且超高分子量聚乙烯的在实际生产中粘度大、纳米颗粒易团聚从而导致纤维的可纺性差，易产生断头、毛丝、缠辊现象，产量不易提升，生产成本增加。除此之外，市面上的超高分子量聚乙烯纤维还或多或少存在着机械力学性能、耐热老化性能有待进一步提高的缺陷。
[0004]为了解决上述问题，专利文献WO 2008/046476公开了一种耐切割纤维的制备方法，该方法将硬质矿物纤维混入纺丝液，并通过干法纺丝制备耐切割超高分子量聚乙烯纤维。虽然该方法获得的超高分子量聚乙烯纤维的耐切割性得到有效地提高，但还存在以下问题：1）该方法使用的溶剂十氢化萘价格昂贵且具有毒性，对环境污染严重；2）由于硬质纤维质轻且比表面积大，而纺丝液为具有粘性的液体，所以硬质纤维在纺丝液中很难分散均匀，且容易出现团聚，从而使成品纤维的耐切割性能不稳定；3）初生冻胶丝未经连续平衡即开始脱除溶剂，影响矿物纤维在其中分散的均匀性，进而影响成品纤维耐切割性能的稳定性。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于提供一种强度大、耐切割等级高、耐热老化性能优异的耐切割超分子量聚乙烯纤维，同时，本专利技术还提供了一种所述耐切割超分子量聚乙烯纤维的制备方法，该制备方法工艺流程短，制备效率高，操作方便易行，对设备依赖性小，耗能低，适于连续规模化生产。
[0006]为达到以上目的，本专利技术采用的技术方案为：一种耐切割超分子量聚乙烯纤维，是由如下按重量份计的各原料制成：超高分子量聚乙烯100份、偶联剂3
‑
5份、纳米硼纤维10
‑
20份、氧化石墨烯3
‑
5份、甲基乙烯基硅芴/烯丙基五氟苯/苯基乙烯基硫醚/1
‑
丙烯酸金刚烷酯共聚物10
‑
15份、光引发剂1
‑
2份。
[0007]较佳的，所述光引发剂为安息香、安息香乙醚、安息香乙醚、安息香异丙醚中的至
少一种。
[0008]较佳的，所述甲基乙烯基硅芴/烯丙基五氟苯/苯基乙烯基硫醚/1
‑
丙烯酸金刚烷酯共聚物的制备方法，包括：将甲基乙烯基硅芴、烯丙基五氟苯、苯基乙烯基硫醚、1
‑
丙烯酸金刚烷酯、热引发剂加入到高沸点溶剂中，在惰性气体氛围，70
‑
80℃下搅拌反应4
‑
6小时，后在水中沉出，接着将沉出的聚合物用水洗4
‑
6次，最后置于真空干燥箱85
‑
95℃下干燥至恒重，得到甲基乙烯基硅芴/烯丙基五氟苯/苯基乙烯基硫醚/1
‑
丙烯酸金刚烷酯共聚物。
[0009]较佳的，所述甲基乙烯基硅芴、烯丙基五氟苯、苯基乙烯基硫醚、1
‑
丙烯酸金刚烷酯、热引发剂、高沸点溶剂的质量比为(1
‑
2):0.8:(0.8
‑
1.2):0.3:(0.03
‑
0.06):(15
‑
25)。
[0010]较佳的，所述热引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的至少一种；所述高沸点溶剂为二甲亚砜、N,N
‑
二甲基甲酰胺、N,N
‑
二甲基乙酰胺中的至少一种；所述惰性气体为氮气、氦气、氖气、氩气中的任意一种。
[0011]较佳的，所述氧化石墨烯的平均直径为60
‑
100nm，长径比为(20
‑
30):1；所述纳米硼纤维的平均直径为20
‑
60nm，长径比为(20
‑
30):1。
[0012]较佳的，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570中的至少一种。
[0013]较佳的，所述超高分子量聚乙烯的特性粘度为18
‑
38dl/g，重均分子量为（3.5
‑
7.5）
×
106g/mol，粒径为65
‑
120μm，堆积密度为0.45
‑
0.6g/cm3。
[0014]本专利技术还提供了一种所述耐切割超分子量聚乙烯纤维的制备方法，包括如下步骤：步骤S101、纺丝液的配置：将除光引发剂以外的各原料按重量份混合均匀后，得到纺丝原料，将纺丝原料分散于有机溶剂中，搅拌分散均匀后，得到质量百分浓度为3
‑
5wt%的纺丝原液；步骤S102、采用冻胶纺丝法对经过步骤S101制成的纺丝原液进行纺丝，纺丝温度为235
‑
285℃，制备所得凝胶丝经过萃取、牵伸；步骤S103、浸泡质量分数为5
‑
10%的光引发剂的乙醚溶液，取出后，在波长为200
‑
250nm的紫外光下照射20
‑
30分钟，后再在85
‑
95℃下干燥至恒重，得到耐切割超分子量聚乙烯纤维。
[0015]较佳的，步骤S101中所述有机溶剂为石蜡油、矿物油、白油或煤油中的任意一种。
[0016]由于上述技术方案运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：（1）本专利技术提供的耐切割超分子量聚乙烯纤维的制备方法，工艺简单，操作方便，对设备依赖性小，制备效率高且稳定性好，良品率高，适合大规模生产；制备过程绿色环保，具有较高的推广应用价值。
[0017]（2）本专利技术提供的耐切割超分子量聚乙烯纤维，是由如下按重量份计的各原料制成：超高分子量聚乙烯100份、偶联剂3
‑
5份、纳米硼纤维10
‑
20份、氧化石墨烯3
‑
5份、甲基乙烯基硅芴/烯丙基五氟苯/苯基乙烯基硫醚/1
‑
丙烯酸金刚烷酯共聚物10
‑
15份、光引发剂1
‑
2份，这些组分之间相互配合，共同作用，使得制成的材料分子结构致密，相容性好，不易发生相分离，通过协同作用，使得制成的纤维强度大、耐切割等级高、耐热老化性能优异。
[0018]（3）本专利技术提供的耐切割超分子量聚乙烯纤维，添加纳米硼纤维，并配以偶联剂来解决相容性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐切割超分子量聚乙烯纤维，其特征在于，是由如下按重量份计的各原料制成：超高分子量聚乙烯100份、偶联剂3
‑
5份、纳米硼纤维10
‑
20份、氧化石墨烯3
‑
5份、甲基乙烯基硅芴/烯丙基五氟苯/苯基乙烯基硫醚/1
‑
丙烯酸金刚烷酯共聚物10
‑
15份、光引发剂1
‑
2份。2.根据权利要求1所述的耐切割超分子量聚乙烯纤维，其特征在于，所述光引发剂为安息香、安息香乙醚、安息香乙醚、安息香异丙醚中的至少一种。3.根据权利要求1所述的耐切割超分子量聚乙烯纤维，其特征在于，所述甲基乙烯基硅芴/烯丙基五氟苯/苯基乙烯基硫醚/1
‑
丙烯酸金刚烷酯共聚物的制备方法，包括：将甲基乙烯基硅芴、烯丙基五氟苯、苯基乙烯基硫醚、1
‑
丙烯酸金刚烷酯、热引发剂加入到高沸点溶剂中，在惰性气体氛围，70
‑
80℃下搅拌反应4
‑
6小时，后在水中沉出，接着将沉出的聚合物用水洗4
‑
6次，最后置于真空干燥箱85
‑
95℃下干燥至恒重，得到甲基乙烯基硅芴/烯丙基五氟苯/苯基乙烯基硫醚/1
‑
丙烯酸金刚烷酯共聚物。4.根据权利要求3所述的耐切割超分子量聚乙烯纤维，其特征在于，所述甲基乙烯基硅芴、烯丙基五氟苯、苯基乙烯基硫醚、1
‑
丙烯酸金刚烷酯、热引发剂、高沸点溶剂的质量比为(1
‑
2):0.8:(0.8
‑
1.2):0.3:(0.03
‑
0.06):(15
‑
25)。5.根据权利要求3所述的耐切割超分子量聚乙烯纤维，其特征在于，所述热引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的至少一种；所述高沸点溶剂为二甲亚砜、N,N
‑
二甲基甲酰胺、N,N
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：张建骜，金效东，徐洋，陈林，吴金山，赵桂亮，殷翔芝，
申请(专利权)人：盐城优和博新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：