[發(fā)明專利]極性聚合物改性超高分子量聚乙烯纖維及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611217363.6
• 申請(qǐng)日: 2016-12-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106835321B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王吉輝;鄭威;辛培訓(xùn);汪得功;郭雁;黃玉松;王玲;李寧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東非金屬材料研究所
• 主分類號(hào): D01F6/46
• 分類號(hào): D01F6/46;D01F1/10
• 代理公司: 濟(jì)南舜源專利事務(wù)所有限公司 37205
• 代理人: 苗峻

本發(fā)明屬于聚合物材料技術(shù)領(lǐng)域。將極性聚合物作為超高分子量聚乙烯改性體系，采用凝膠紡絲法制備初生纖維，在極性的復(fù)合萃取液中進(jìn)行萃取。本發(fā)明涉及的極性聚合物改性超高分子量聚乙烯纖維，采用凝膠紡絲法制備，采用極性萃取體系；紡絲液的物料質(zhì)量組成至少包括：超高分子量聚乙烯100份、極性聚合物5～25份和有機(jī)溶劑。該改性超高分子量聚乙烯纖維，極性聚合物在纖維表面富集，有效解決纖維與基體樹(shù)脂相容性差的問(wèn)題，顯著提高纖維與樹(shù)脂基體的界面粘結(jié)性能；可在低于纖維自身熔點(diǎn)下自熱壓成型，所得復(fù)合材料具有層間粘結(jié)性好、剝離強(qiáng)度高的特點(diǎn)，適用于抗沖擊防彈、防刺等防護(hù)產(chǎn)品的制備。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于聚合物材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及有機(jī)纖維加工技術(shù)，特別涉及改性超高分子量聚乙烯纖維加工技術(shù)。

背景技術(shù)

以提高超高分子量聚乙烯纖維和基體的粘結(jié)性能、擴(kuò)大其在復(fù)合材料中的應(yīng)用為目的，對(duì)纖維的表面進(jìn)行改性處理，一直是超高分子量聚乙烯纖維研究的重點(diǎn)。常見(jiàn)的纖維表面處理方法有：等離子體法、化學(xué)試劑法、輻射引發(fā)表面接枝法、電暈處理法、表面改性劑法等，但上述方法易使纖維表面受到損傷，使其抗沖擊性能和力學(xué)強(qiáng)度下降，復(fù)合材料的整體力學(xué)性能不甚理想。

從纖維制備、取向過(guò)程中對(duì)其進(jìn)行改性未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決超高分子量聚乙烯纖維與基體樹(shù)脂相容性差的問(wèn)題，提出的一種新型超高分子量聚乙烯纖維的配方及其制備方法。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：將極性聚合物作為超高分子量聚乙烯改性體系，采用凝膠紡絲法制備初生纖維，在極性的復(fù)合萃取液中進(jìn)行萃取，利用熱致相分離原理使極性聚合物遷移到超高分子量聚乙烯纖維表面，纖維的微觀結(jié)構(gòu)如附圖1所示，實(shí)現(xiàn)提高聚乙烯纖維與樹(shù)脂基體的界面結(jié)合能力。

本發(fā)明涉及的極性聚合物改性超高分子量聚乙烯纖維，采用凝膠紡絲法制備，其特征在于：采用極性萃取體系；紡絲液的物料質(zhì)量組成至少包括：超高分子量聚乙烯100份、極性聚合物5～25份和有機(jī)溶劑；

所述極性聚合物為乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)、乙烯-丙烯酸丁酯(EBA)、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(EEA)、乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)、乙烯-丙烯酸甲酯(EMA)中的一種及其組合。

本發(fā)明涉及的極性聚合物改性超高分子量聚乙烯纖維，采用凝膠紡絲法制備，其特征在于：紡絲液的物料質(zhì)量份數(shù)組成包括：超高分子量聚乙烯100份、極性聚合物5～25份，抗氧劑0.2～2份。

本發(fā)明涉及的極性聚合物改性超高分子量聚乙烯纖維，采用凝膠紡絲法制備，其特征在于：采用極性萃取體系；紡絲液的物料質(zhì)量組成至少包括：超高分子量聚乙烯100份、極性聚合物18～25份。

本發(fā)明涉及的極性聚合物改性超高分子量聚乙烯纖維，所述極性聚合物的熔點(diǎn)介于91～122℃之間。

本發(fā)明涉及的極性聚合物改性超高分子量聚乙烯纖維，所述有機(jī)溶劑選自十氫化萘、石蠟油或白油中的一種。

本發(fā)明涉及的極性聚合物改性超高分子量聚乙烯纖維的制備方法，包括紡絲液制備、凍膠原絲制備、萃取、干燥和超倍拉伸過(guò)程，其特征在于：

紡絲液制備：將超高分子量聚乙烯、極性聚合物、抗氧劑在超高分子量聚乙烯9～20倍的有機(jī)溶劑中混合溶脹，得到懸浮液；

萃取：凍膠原絲在極性萃取體系中常溫靜置萃取12～24小時(shí)；

所述極性萃取體系為非極性溶劑與極性溶劑的混合溶劑，質(zhì)量比介于50:50～90:10之間；所述非極性溶劑為己烷或溶劑汽油；極性溶劑為乙醇、乙二醇、甲醇、乙醇、異丙醇、丙酮中的一種或其中幾種的混合體系。

本發(fā)明涉及的極性聚合物改性超高分子量聚乙烯纖維的制備方法，包括紡絲液制備、凍膠原絲制備、萃取、干燥和超倍拉伸過(guò)程，其特征在于：所述極性復(fù)合萃取劑中的非極性溶劑為溶劑汽油。