本发明专利技术提供了一种具有易复合、高复合强度、高拉伸强度及工艺简单的改性超高分子量聚乙烯纤维的制备方法。首先将迁移性双极性管能团添加剂添加于溶胀、溶解、冻胶纺丝、溶剂去除、超倍热拉伸制备超高分子量聚乙烯纤维工艺中的超高分子量聚乙烯溶液、萃取溶剂中；经制备的超高分子量聚乙烯溶液经冻胶纺丝、溶剂去除、超倍热拉伸、静置处理工序制得改性超高分子量聚乙烯纤维。本发明专利技术方法还涉及由上述方法制备的改性超高分子量聚乙烯纤维在各种邻域中的应用，具体涉及所述改性超高分子量聚乙烯纤维经复合制成的UD无纬布、预浸带、防弹衣、纺弹头盔、防弹板、雷达罩和复合结构件。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及改性超高分子量聚乙烯纤维的制备及改性超高分子量聚乙烯纤维的应用。
技术介绍
超高分子量聚乙烯纤维是继碳纤维和芳纶纤维之后出现的第三代高性能纤维，具有其它高性能纤维所无法比拟的力学性能。它的比强度和比模量是所有化学纤维中最高的，此外，它还具有优异的耐化学性、耐候性、高能量吸收性、耐冲击、耐低温等多种优级异性能。但常规制备的超高分子量聚乙烯纤维由于纤维表面无极性、极低的表面能，基体树酯与超高分子量聚乙烯纤维间的结合强度很低，在复合材料应用领域难以与碳纤维和芳纶相比。CN 1537988A公开了一种超高分子量聚乙烯纤维单取向预浸带的连续制备方法，是将均匀铺展、平行排列的纤维与溶剂型苯乙烯、乙烯、丁二烯三元嵌段共聚弹性体胶粘剂经过胶，烘干制得单向预浸带，制备的预浸带经多层粘合可制得各种复合制品。超高分子量聚乙烯纤维和苯乙烯、乙烯、丁二烯三元共聚弹性体同为碳氢结构的有机物，以附着的方式制得复合制品，当结合强度并不高。CN 1693544A公开了一种制备改性超高分子量聚乙烯纤维的方法，以乙烯-乙烯醇、乙烯-乙二醇、乙烯-醋酸乙烯的共聚物溶解于超高分子量聚乙烯纤维冻胶纺丝、溶剂去除、超倍热拉伸工艺中的萃取剂中，制的复合萃取剂。经冻胶纺丝，萃取，超倍热拉伸制得改性超高分子量聚乙烯纤维。由于含极性的添加剂大部存在于纤维的内部，只有少数极性管能团存在于纤维的表面，纤维的可粘接性提高的不理想，如要进一步提高粘接性得提高添加剂的含量，这会降低纤维的强度。USP 4870136公开了一种制备改性超高分子量聚乙烯纤维的方法，此法先将一定比例的超高分子量聚乙烯粉、与自由基引发剂硅烷类化合物和稀释剂在螺杆中熔融混合，进行熔融纺丝，在纺丝阶段由热引发完成超高分子量聚乙烯的硅烷接枝反应，将纺得纤维在萃聚剂和交联剂的介质中进行热拉伸，然后再置于沸水中完成交联反应。此法所得纤维的表面粘接性可得到改善，但此法由于在超高分子量聚乙烯原料中加入大量引发剂和接枝化合物并在接枝反应完成后再进行拉伸，从而使纤维拉伸倍数较低，最后所得纤维的强度性能较差。吴越等人在液态氧化法处理超高分子量聚乙烯纤维(功能高分子学报，1999，12(4):427)中用铬酸等试剂处理超高分子量聚乙烯纤维，纤维的表面粘接性能得到较大的提高，但纤维的强度下降较大。USP 5039549,USP 5755913中，在等离子体，臭氧，电晕放电或紫外线辐照下，在超高分子量聚乙烯纤维表面接枝上一些含极性基团的单体，可提高纤维的表面粘接性。但此法工艺繁琐，且处理的最佳工艺条件很难掌握， 工业化前景渺茫。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题就是提供一种具有易复合、高复合强度、高拉伸强度及工艺简单的改性超高分子量聚乙烯纤维的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案:一种制备改性超高分子量聚乙烯纤维的方法，其特征在于:首先将迁移性双极性管能团添加剂添加于溶胀、溶解、冻胶纺丝、溶剂去除、超倍热拉伸制备超高分子量聚乙烯纤维工艺中的超高分子量聚乙烯溶液、萃取溶剂中；然后将超高分子量聚乙烯溶液经冻胶纺丝、溶剂去除、超倍热拉伸、静置处理工序制得改性超高分子量聚乙烯纤维。优选的，所述迁移性双极性管能团添加剂的分子式为R1-CnHm-R2，其中η = 12 72，-R1, -R2为羧基、酰胺基、酰囟基、羧酸一价金属盐基、羟基、胺基、异氰酸酯基、囟基、巯基、亚硫酸基、磺酸一价金属盐基、亚磷酸基、磷酸一价金属盐基。优选的，所述迁移性双极性管能团添加剂为分子式R1-CnHm-R2中有机化合物的一种或多种的混合物。优选的，所述迁移性双极性管能团添加剂分子式R1-CnHm-R2中-CnHm-的结构式为无环线形支链碳氢结构-CnHN-CH(CxHx)-CH(CyHY)-CmHM-(CnHN、CmHM、CxHx, CyHy 为碳氢线型结构)，单环线形支链碳氢结构-CnHN-(CxHx) CgHe (CyHY)-CmHM-(CnHN、CmHM、CxHx, CyHy 为碳氢线型结构，CgHe为碳氢单环结构，CnHN> Cii1Hm> CxHx> CyHy连接于CgHe碳氢单环结构上)，双环线形支链碳氢结构-CnHN-(CxHx) CgHe (CyHY)-CmHM-(CnHN、CmHM、CxHx, CyHy 为碳氢线型结构，CgHe 为碳氢双环结构，CnHN、CmHM, CxHx, CyHy连接于CgHe碳氢双环结构上)。具体的，所述迁移性双极性管能团添加剂具体的是不饱和脂肪酸的二聚酸，加氢二聚酸，二聚酸和加氢二聚酸中的羧基-COOH衍生为酰胺基-CONH2、酰因基-CO-因、羧酸一价金属盐基-CO-—价金 属、羟基-0H、胺基-NH2、异氰酸酯基-N = C = O、囟基-囟、巯基-SH、亚硫酸基_S03H、磺酸一价金属盐基-SO3- —价金属、亚磷酸基-Ρ03Η、磷酸一价金属盐基-PO3- —价金属的衍生物，其中的一种或多种的混合物。最优选的，所述迁移性双极性管能团添加剂为无环线形支链碳氢结构的二聚油酸酰胺 H2N-CO-C34H66-CO-NH2、二聚芥酸酰胺 H2N-CO-C42H82-CO-NH2。迁移性双极性管能团添加剂因小分子含有二个羧基、酰胺基、酰因基、羧酸一价金属盐基、轻基、胺基、异氛酸酷基、因基、疏基、亚硫酸基、横酸一价金属盐基、亚憐酸基、憐酸一价金属盐基的极性管能团与无极性碳氢结构的超高分子量聚乙烯相容性差，经静置后迁移性双极性管能团添加剂小分子迁移至纤维表层，迁移性双极性管能团添加剂小分子中的二个极性管能团迁移至纤维表面，而二个极性团能管间相连的碳氢结构和碳氢支链与无极性的超高分子量聚乙烯相容性好停留于纤维表层内。迁移性双极性管能团添加剂可极少量的添加，对保持冻胶纺丝、超倍热拉伸工艺制备超高分子量聚乙烯纤维的高拉伸强度非常有利；迁移性双极性管能团添加剂小分子中的二个极性管能团迁移至纤维表面，使超高分子量聚乙烯纤维表面含有大量的具有极性、化学活性的管能团，对提高超高分子量聚乙烯纤维易复合性非常有利。超高分子量聚乙烯纤维主要制备工艺是经溶胀、溶解、冻胶纺丝、溶剂去除、超倍热拉伸制得。迁移性双极性管能团添加剂可在溶胀、溶解制备超高分子量聚乙烯溶液工艺段，通过溶解或乳液的方式添加于超高分子量聚乙烯溶液中。在制备超高分子量聚乙烯纤维溶剂去除工艺段中，根据制备超高分子量聚乙烯溶液时所选用纺丝溶剂挥发性高低，例如采用在室温下相对高挥发性溶剂(例如二乙苯、十氢化萘)制备超高分子量聚乙烯溶液时，可通过蒸发去除；采用在室温下相对不挥发性溶剂(例如白油)制备超高分子量聚乙烯溶液时，可先通过更高挥发性的萃取溶剂(例如二甲苯)、萃取相对不挥发性纺丝溶剂，再对萃取溶剂进行蒸发去除，迁移性双极性管能团添加剂可在溶剂去除工艺段中萃取环节通过溶解或乳液的方式添加于萃取溶剂中。优选的，迁移性双极性管能团添加剂的添加方式为通过溶解或乳液的方式添加于超高分子量聚乙烯溶液或萃取溶剂中，或同时添加于超高分子量聚乙烯溶液和萃取溶剂中。最优选的，迁移性双极性管能团添加剂的添加方式为通过溶解方式添加于超高分子量聚乙烯溶液或萃取溶剂中，或同时添加于超高分子量聚乙烯溶液和萃取溶剂中。优选的， 迁移性双极本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制备改性超高分子量聚乙烯纤维的方法，其特征在于：首先将迁移性双极性管能团添加剂添加于溶胀、溶解、冻胶纺丝、溶剂去除、超倍热拉伸制备超高分子量聚乙烯纤维工艺中的超高分子量聚乙烯溶液、萃取溶剂中；然后将超高分子量聚乙烯溶液经冻胶纺丝、溶剂去除、超倍热拉伸、静置处理工序制得改性超高分子量聚乙烯纤维。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：金云良，
申请(专利权)人：金云良，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。