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超高分子量聚乙烯和奈米无机物复合材料及其高性能纤维制造方法技术

技术编号:5124689 阅读:287 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术公开了一种超高分子量聚乙烯和奈米无机物复合材料及其高性能纤维制造方法,属于复合材料领域。该超高分子量聚乙烯和奈米无机物复合材料是将一超高分子量聚乙烯(UHMWPE)及一奈米无机物(如凹凸棒土、奈米碳管、海泡石、硅灰石、蒙托土等无机物)制备为一凝胶溶液,该凝胶溶液在某一浓度下时,透光率趋近于零,同时加热熔解,并经过抽真空脱泡、以不同纺嘴板(包含各种纺嘴角度、入料及出料长度)纺丝、空气骤冷、水相固化及多段变温延伸等步骤而得一透光率近似为零的超高强力纤维的复合材料,其可增加该超高分子量聚乙烯纤维的强度及模量,同时解决该超高分子量聚乙烯纤维的高卷曲(crimp)、高蠕变(creep)及透光等缺点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及复合材料领域,特别涉及一种超高分子量聚乙烯和奈米无机物复合材 料及其高性能纤维制造方法。
技术介绍
近年来继碳纤维、芳香族聚酰胺类等高性能纤维后,又研发出一超高分子量聚乙 烯(Ultra-high MolecularffeightPolyethylene, UHMWPE)纤维,该超高分子量聚乙烯纤维 具有高强度、高模量、耐磨、耐蚀及耐光等特性,可广泛应用于各领域实现各种用途,例如 在海洋工程中,可应用于如超级油轮、海洋操作平台及灯塔用固定锚绳,可解决传统使用钢 缆于海水中浸泡导致锈蚀,以及使用尼龙或聚酯缆绳时会因腐蚀、水解及紫外线降解,因而 降低缆绳强度、甚至断裂等缺点;而在航空工程中,可应用于飞机的减速降落伞及悬吊重物 用绳索;在军事中,可应用于装甲兵器壳体、雷达防护外罩、头盔等;另外,超高分子量聚乙 烯纤维也可制成多种类型织物,例如手套、行李箱织布、运动器材(如弓弦、风筝线、雪橇 及滑水板)、安全防护衣着(如防弹衣、防穿刺衣、防爆毯、及防切割手套)等,其中将超高分 子量聚乙烯纤维应用在防弹衣上时可在低温条件下制造,其重量轻、耐冲击性、吸收能量及 防弹效果优于芳香族纤维。在制备超高分子量聚乙烯和奈米无机物复合材料及其高性能纤维的凝胶纺丝技 术上,目前荷兰DSM及美国Allied公司的凝胶纺丝多数基础与制程专利均已在近年过 期,其中未过期两项专利则强调可以以较低分子量的高分子量聚乙烯制备出强力不超过 1. 6GPa的纤维产品。归纳关于凝胶纺丝关键技术的美国专利如下表所示U.S. Pat. No.专利到期日专利权人类别主要申请专利范围4,344,9081999/08/17DSMprocess Limited to 1 - 5 % solution >25 % solvent during drawing本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超高分子量聚乙烯和奈米无机物复合材料,其特征在于,将一奈米无机物添加在一超高分子量聚乙烯中,并经过一包含空气骤冷、水相固化及多段变温延伸的预定制程,得到该高强力纤维的复合材料。

【技术特征摘要】
一种超高分子量聚乙烯和奈米无机物复合材料,其特征在于,将一奈米无机物添加在一超高分子量聚乙烯中,并经过一包含空气骤冷、水相固化及多段变温延伸的预定制程,得到该高强力纤维的复合材料。2.根据权利要求1所述的超高分子量聚乙烯和奈米无机物复合材料,其特征在于,该 预定制程包含将该奈米无机物进行改质、接枝反应、制备一凝胶溶液、抽真空脱泡、纺丝、空 气骤冷、水相固化及多段变温延伸的步骤。3.根据权利要求2所述的超高分子量聚乙烯和奈米无机物复合材料,其特征在于,该 超高分子量聚乙烯的分子量范围为1,000, 000 10,000, 000。4.根据权利要求2所述的超高分子量聚乙烯和奈米无机物复合材料,其特征在于,该 奈米无机物为一经过改质、接枝反应以及超音波震荡的奈米无机物,其直径范围为IOOnm 以下、长度范围为IOOOym以下。5.一种超高分子量聚乙烯和奈米无机物复合材料的高性能纤维制造方法,其特征在 于,该方法包含下列步骤将一奈米无机物以羧基化技术进行改质;将改质后的该奈米无机物以一接枝剂进行接枝反应;再将一超高分子量聚乙烯与一溶剂在一第一预定温度下加热熔解一第一预定时间,同 时加入接枝反应后的该奈米无机物,制备一均勻凝胶溶液;将该凝胶溶液利用一真空帮浦抽真空,将该凝胶溶液进行脱泡;再将脱泡后的该凝胶溶液移至一泵浦中,通过该泵浦挤压至一纺嘴,在一第二预定温 度下以一第一预定速率挤出一凝胶原丝;将该凝胶原丝置入一第三预定温度的空气及水浴槽环境中进行冷却,使该凝胶原丝凝 固为一初生凝胶纤维;将该初生凝胶纤维利用一热延伸机,以一第四预定温度及一第二预定速率进行一第一 段恒温延伸后,再以一第五预定温度及该第二预定速率进行一第二段变温延伸,延伸完成 即得该超高分子量聚乙烯和奈米无机物复合材料的高性能纤维。6.根据权利要求5所述的超高分子量聚乙烯和奈米无机物复合材料的高性能纤...

【专利技术属性】
技术研发人员:叶正涛周芳如尤利春尤淳平陈干男赖玉亲
申请(专利权)人:叶正涛正丰纤维股份有限公司
类型:发明
国别省市:71[中国|台湾]

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