[發明專利]耐熱抗切割超高分子量聚乙烯纖維及其制備方法

在審

• 申請號: 201510096511.2
• 申請日: 2015-03-04
• 公開（公告）號: CN104695039A
• 公開（公告）日: 2015-06-10
• 發明（設計）人: 郭子賢;王新鵬;張竹標;項朝陽;何勇
• 申請（專利權）人: 江蘇神鶴科技發展有限公司
• 主分類號: D01F6/46
• 分類號: D01F6/46;D01F1/10;D06M10/00
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 周蔚然

技術領域

????本發明屬于纖維生產技術領域，具體涉及一種耐熱抗切割超高分子量聚乙烯纖維及其制備方法。

背景技術

UHMWPE纖維（超高分子量聚乙烯纖維）是繼碳纖維和芳綸纖維之后出現的第三代高性能纖維，具有耐化學性和耐侯性、高能量吸收性、耐低溫和電絕緣等多種優異性能，被廣泛的應用在軍事、航天航海工程和高性能、輕質復合材料及運動器械等領域，用來生產諸如繩索、網、醫療器械、織物、疊層、復合制品以及防彈制品。

從提高出發原料纖維防切割性考慮的現有專利有CN102828312A,?JP2004-19050，W02008/046476，CN102037169A，CN102227524A等，其中多利用高分子量聚乙烯、高對稱結構聚酞胺、聚苯并嗯哩等高強纖維與無機金屬或玻纖以芯/皮形成復合纖，或以高彈纖維包覆、以硬質礦物粉粒涂覆的方式達到提高耐切割性之目標，但因加入無機金屬、玻璃纖類而導致體感變硬，使人無舒適感；專利CN?102037169A(東洋紡)公開了一種較低分子量(5-30萬)聚乙烯加交聯劑通過自由基引發交聯形成的網絡結構來達到目的，但該法為熔融紡，高溫下形成交聯鏈凝膠可控性在工藝流程操作上絕非易事(參見文獻1,2)，后續尚須短纖包覆達到，專利CN?18092292?A(杜邦)公開的二面疊體型復合針織物，其中提供的耐切割纖維組分主要為公知的高強芳烴聚合物與帶枝化聚乙烯共混物纖維，但此混合紡絲實施較繁瑣復雜，且紡絲時難于達到均勻；專利CN?101528998?A及102277669?A(DSM)公開了一種包含有長絲線和所謂定長纖維的復合絲，其中主要使用的定長纖維為具一定長徑比的短切硬質纖維，包括：玻璃纖、礦(石)物纖或金屬纖維，該公開專利中未指明硬質纖維的化學屬性種，僅道出了由公知的旋轉技術或噴射紡等法紡制成，其直徑小于25?Nm，長徑比大于10，然后將其碾磨成短切硬質纖維，該法注重了在短切硬質纖維長徑比與直徑等宏觀尺寸形貌加工方面的改進，繼而與超高分子量聚乙烯(UHMWPE)溶液混合進行紡絲，對UHMWPE纖維防切割性能提高有明顯效果，但該法中的定長硬質纖維制備工藝、制作成本，特別是尺度分布控制較難，尤其是部分較長的硬質纖當其長度超過UHMWPE纖維直徑時，對溶液紡流程穩定性不利，以及對復合纖維成品的強度(包括模量、斷裂強度等)和使用性能均產生影響；對此，專利CN?102227524?A?(DSM)提出用較簡便的環錠紡紗法進一步通過對其包覆具有極性的聚芳烴酸胺等纖維絲形成的鞘一芯結構形式，其中如前所制耐切割絲為芯制成，這種改進具有一定效果，但此法如前所述仍局限在編織形態結構的改良方面，特別是玻纖對人體健康有一定的影響。

發明內容

為解決上述問題，本發明公開了耐熱抗切割超高分子量聚乙烯纖維及其制備方法，生產出的纖維具有耐磨、耐熱、抗切割、抗沖擊、自潤滑、耐腐蝕、耐低溫、衛生無毒、不易粘附、不易吸水、密度較小等綜合性能。

為達到上述目的，本發明的技術方案如下：

耐熱抗切割超高分子量聚乙烯纖維，該纖維包括超高分子量聚乙烯粉末、無機納米顆粒、交聯劑、固化劑、引發劑和抗氧劑。

耐熱抗切割超高分子量聚乙烯纖維的制備方法，通過溶劑溶脹超高分子量聚乙烯粉末，形成孔隙，然后加入交聯劑、固化劑、引發劑、抗氧劑、無機納米顆粒和溶劑共同浸潤的復合改性劑，均勻滲透到超高分子量聚乙烯粉末孔隙中，混合均勻后，通過螺桿擠出機擠出紡絲，去除溶劑后經過牽伸得到超高分子量聚乙烯復合纖維，最后經過輻照交聯得到耐熱抗切割超高分子量聚乙烯纖維。

本發明通過物理交聯與化學交聯相結合的方式，在超高分子量聚乙烯基體中加入兩維結構材料無機納米顆粒，起到加強筋的作用，好比鋼筋混凝土結構中的“鋼筋”；同時，還在基體中添加了交聯劑和固化劑，通過化學交聯，形成一種交聯網狀結構，將超高分子量聚乙烯基體與無機納米顆粒緊密地連接起來，形成一種耐熱抗切割的穩定結構。

所述的耐熱抗切割超高分子量聚乙烯纖維及其制備方法，其特征在于，所述的超高分子量聚乙烯粉末粘均分子量為100萬~700萬，優選為200萬~500萬。

所述的耐熱抗切割超高分子量聚乙烯纖維及其制備方法，其特征在于，所述的溶劑為四氫萘、十氫萘、正庚烷、正己烷、環己烷、石蠟油、植物油、動物油、煤油、二甲苯一種或幾種的混合物，溶劑與超高分子量聚乙烯粉末的重量比為1:1至20:1。