[發明專利]超短纖增強超高分子量聚乙烯復合纖維及其制造方法

在審

• 申請號: 201710488006.1
• 申請日: 2017-06-23
• 公開（公告）號: CN107313124A
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發明（設計）人: 王景景;包劍峰
• 申請（專利權）人: 安徽長青藤新材料有限公司
• 主分類號: D01F6/46
• 分類號: D01F6/46;D01F1/10;D01D5/04;D01D5/12
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司32243
• 代理人: 胡定華

技術領域

本發明涉及一種短纖增強復合纖維，尤其涉及一種短纖增強超高分子量聚乙烯復合纖維及制備方法。

背景技術

進入21世紀以來，材料領域飛速發展，涌現了一批引起行業變革的新材料，其中作為三大高性能材料的碳纖維、芳綸、超高分子量聚乙烯纖維已取代了多個領域中的金屬材料，高性能纖維材料具有強度高、剛性大、化學穩定性好等特點。

其中，超高分子量聚乙烯纖維由于原料易得，成本相對較低，已經產業化生產十幾年且在各領域得到廣泛應用。超高分子量聚乙烯纖維具有高取向度、高結晶度，微纖沿拉伸方向排列規整度高的結構的特點。尤其是以其力學性能優異，軸向拉伸強度很高，比強度是現有高性能纖維中最高的；且密度僅為芳綸的2/3和高模碳纖維的1/2；，在多種介質中，如水、油、強酸和強堿等溶液中具有優良的抗濕性和抗化學腐蝕性能，打破了芳綸、碳纖維的壟斷地位，并逐漸取代芳綸、碳纖維在多個領域的應用，可用于軍隊裝備物資、機械制造、薄板加工、玻璃切割、精工打磨、鍛件搬運、屠宰分割、消防救援、野外防護、刀具生產、造紙、航運、漁業、海上工業用繩索、電纜、漁網，登山繩索等領域；并在汽車、航空航天、國防兵器等領域，發揮了越來越大的作用。

近年來，超高分子量聚乙烯纖維主要大范圍用于織造防切割、防刺服裝及手套，纜繩，登山繩索等。隨著適用領域的深入，某些使用條件下的缺陷也逐漸暴露出來。當超高分子量聚乙烯纖維用來織造防切割用品時，使用一定時間后，主要防護部位出現破損，防護性能下降，繼續使用時，很容易發生嚴重破損導致人體受到利器傷害。其根本原因是提供主要防切割效果的超高分子量聚乙烯纖維模量不足，使用后磨損部位的防切割指數下降而產生的。

當超高分子量聚乙烯纖維用來編織纜繩時，尤其作為系泊纜繩使用時，船舶長期停靠在港口或海事作業平臺，系泊纜繩為船體的穩定起到關鍵的作用，隨著海水流動，船舶輕微的移動產生的拉力也不容小覷，尤其當船舶噸位較重或載貨時，系泊纜繩所承受的力是連續且不斷發生變化的。當系泊時間足夠長時，超高分子量聚乙烯原料纜繩發生一定的蠕變伸長，且這部分伸長時不可恢復的，蠕變使纜繩綜合使用性能下降，尤其以與金屬連接處的性能下降最快。蠕變的產生主要是由于纖維高度有序的大分子結構簡單，缺乏極性基團，分子鏈間結合力較弱，長期使用時發生分子鏈的滑移，隨著超高分子量聚乙烯纖維在安全防護領域大范圍應用，由于其本身分子結構特殊性產生的問題越來越多，使之具備優良性能的因素反而成為制約該纖維進一步應用的弊端，尤其以防護制品防切割指數不足、繩類制品蠕變現象嚴重最為突出，因此，解決這一類的問題顯得尤為重要。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了一種超短纖增強超高分子量聚乙烯復合纖維及其制造方法，采用具有增強效果的超短纖作為改性填料，添加至超高分子量聚乙烯纖維生產過程中，制備一種具有使用壽命長，強度、模量高，蠕變小的復合纖維，以解決防切割制品性能不足、繩索蠕變現象嚴重等問題。

為了解決上述問題，本發明提供了一種超短纖增強超高分子量聚乙烯復合纖維，包括有超短纖和超高分子量聚乙烯，所述超短纖和超高分子量聚乙烯的質量比為3：97到5：97。

進一步改進在于：所述超短纖為玻璃纖維超短纖或玄武巖纖維超短纖。

進一步改進在于：所述超高分子量聚乙烯粉狀原料的分子量控制在400-600萬，紡絲液的含固量控制在10%以下，其中固體成分不僅包括超高分子量聚乙烯，還包含作為增強相得超短纖，即玻璃纖維超短纖、玄武巖纖維超短纖。

進一步改進在于：所述超短纖的重量百分比為3%~5%。

進一步改進在于：所述復合纖維的線密度33~1776dtex，斷裂強力50~150N，斷裂強度30~35cN/dtex，斷裂伸長13~18mm，斷裂伸長率2.8~4.2%，斷裂模量770~1340cN/dtex，初始模量0.3~6.2cN/dtex。