[發明專利]提高超高分子量聚乙烯纖維抗蠕變性能的方法

無效

• 申請號: 200910097866.8
• 申請日: 2009-04-20
• 公開（公告）號: CN101538793A
• 公開（公告）日: 2009-09-23
• 發明（設計）人: 熊杰;許淑燕;朱旭朝;唐菊
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: D06M11/00
• 分類號: D06M11/00;D06M101/20
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 林懷禹

技術領域

本發明涉及高分子材料化學改性技術，尤其是涉及一種提高超高分子量聚乙烯纖維抗蠕變性能的方法。

背景技術

自從超高分子量聚乙烯纖維問世以來就以其高比強度、高比模量以及特殊的耐化學藥品性、耐候性聞名，但是由于超高分子量聚乙烯纖維主鏈由亞甲基基團組成，分子鏈之間沒有像氫鍵那樣強的相互作用，鏈和鏈之間只有范德華力的作用。在受載過程中，分子鏈和鏈之間以及分子晶片之間容易產生相對滑移，展現在宏觀上就是所謂的蠕變較高，大大的限制了它在國民經濟領域中的應用。經過多年的研究，人們發現如能將交聯網絡結構引入超高分子量聚乙烯纖維，提高分子之間的相互作用力，則可提高超高分子量聚乙烯纖維的蠕變抗力。自從G..Oster將紫外光敏交聯方法成功的在聚乙烯獲得應用，各國學者都嘗試著將紫外光敏交聯方法應用到超高分子量聚乙烯纖維上。Chen和Ranby(Chen?Y?L，Ranby?B.Photocrossling?of?polyethylene：I.Photoinitators，crosslinking?agents?and?reaction?kinetics.Polym.Sci.Part?A：Polym.Chem.，1989，27(12)，4051-4075)通過在100℃溫度下使用BP浸漬凝膠紡聚乙烯纖維后，進行紫外輻照交聯，使得超高分子量聚乙烯纖維的抗蠕變性有所提高。然而高溫浸漬對凝膠紡聚乙烯纖維本身的強度會產生損傷，因而許多學者都采用常溫浸漬或滲透，這樣在保持了纖維的強度的基礎上提高了纖維的抗蠕變性。陳聚文(超高分子量聚乙烯纖維蠕變形能及其改性研究。上海：東華大學碩士論文，2003)在超高分子量聚乙烯纖維蠕變改性做了不少工作，他們是通過纖維常溫浸漬含有交聯劑和光敏劑的丙酮溶液然后進行紫外交聯。但是由于溶液浸漬向纖維內引入的小分子都處于纖維表層，并沒有深入到纖維的深處，獲得的蠕變改性結果并不是很理想。因而選擇一種合適的小分子引入方法也影響著超高分子量聚乙烯纖維蠕變改性的結果。在這里，我們選擇的是一種新型的綠色的超臨界二氧化碳流體輔助滲透引入小分子的方法。超臨界二氧化碳流體是這樣一種流體，它的溫度和壓力都處于它的臨界溫度和壓力之上，有著氣體和液體的雙重性質。它既有液體的強溶解能力，也有著氣體的強流動能力。超臨界二氧化碳不僅無毒無污染，而且價格便宜，要求的操作溫度和壓力也較低。二氧化碳在超臨界狀態下表現出許多奇特的性質，例如溶解能力、介電常數隨壓力上升而急劇變化，對高聚物有很強的溶脹能力等等，這些性質使它在作為化學反應介質和物質傳遞介質中顯示出許多獨特的優點。在高分子科學領域，利用它對高聚物的溶解和溶脹能力及其隨壓力的可調節性而用于高聚物分級、成型和共混。

發明內容

針對背景技術的不足，本發明的目的在于提供一種提高超高分子量聚乙烯纖維抗蠕變性能的方法，它能有效的提高超高分子量聚乙烯纖維抗蠕變性。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

該方法的步驟如下：

a、超臨界二氧化碳處理過程：將預先清潔過的超高分子量聚乙烯纖維和光敏劑放入超臨界流體儀中進行超臨界二氧化碳滲透處理；

b、紫外光輻照過程：將經超臨界二氧化碳預處理后的超高分子量聚乙烯纖維放入一通氮氣的石英管中進行紫外光輻照交聯，紫外輻照強度為(40±5)W/m²。

所述的光敏劑為二苯甲酮、醌苯胺及其衍生物。所述的光敏劑添加量為處理纖維質量的10～30％。所述的超臨界二氧化碳輔助滲透溫度為80～120℃。所述的超臨界二氧化碳輔助滲透壓力為9～15MPa。所述的超臨界二氧化碳輔助滲透循環時間為30min～90min。所述的紫外輻照時間為2～16min。

與背景技術相比，本發明具有的有益效果是：

本發明經過超臨界二氧化碳流體處理后，增加了小分子的引入深度，使得紫外交聯發生在超高分子量聚乙烯的內部而不僅僅是表面，增加纖維的抗蠕變性。而這里用到的超臨界二氧化碳流體對環境無污染，是一種綠色、環保的處理過程，且過程控制的要求較低，耗能少。

具體實施方式

下面給出本發明的具體實施例，但實施例不限制本發明。

實施例1：