[發明專利]石墨烯復合超高分子量聚乙烯纖維及其制備方法

有效

• 申請號: 201810014978.1
• 申請日: 2018-01-08
• 公開（公告）號: CN109610028B
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發明（設計）人: 王咸華;歐崇華;任申東;張明
• 申請（專利權）人: 江蘇恒輝安防股份有限公司
• 主分類號: D01F6/46
• 分類號: D01F6/46;D01F1/10;D01D5/088;D01D1/04
• 代理公司: 北京世衡知識產權代理事務所(普通合伙) 11686
• 代理人: 肖淑芳;郝文博

本發明提供一種石墨烯復合超高分子量聚乙烯纖維的制備方法，包括：準備玻璃纖維預混液：將玻璃纖維分散于第一白油中，得到玻璃纖維預混液；準備石墨烯漿料：將石墨烯分散在第二白油中，得到石墨烯漿料；制備紡絲混合液：將玻璃纖維預混液、石墨烯漿料、UHMWPE粉、抗氧劑混合于第三白油中，得到紡絲混合液；紡絲混合液經溶脹、混合后形成熔融狀態，將熔融狀態的紡絲混合液擠出；再冷卻形成凍膠絲；和將凍膠絲制得石墨烯復合超高分子量聚乙烯纖維。本發明公開的方法不僅可以解決在超高分子量聚乙烯的粘彈性高的情況下，玻璃纖維分散性差的難題，而且在保證紗線的柔性基礎上，有效提高了UHMWPE纖維的耐切割性能。

技術領域

本發明涉及一種超高分子量聚乙烯纖維及其制備方法，屬于高性能纖維技術領域。

背景技術

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纖維，也稱超高強度聚乙烯(UHMWPE)纖維、超高模量聚乙烯(UHMWPE)纖維。由于UHMWPE有無可匹敵的超高拉伸強度，因此可通過凝膠紡絲法制得超高彈性模量和強度的纖維，其拉伸強度高達3～3.5GPa，拉伸彈性模量高達100～125GPa；纖維強度是迄今已商品化的所有纖維中最高的，比碳纖維大4倍，比鋼絲大10倍，比芳綸纖維大50％。其被廣泛應用于軍事裝備、航空航天、海洋作業、體育器材等領域。

從提高纖維耐切割性能考慮的專利有CN102828312A、JP2004-19050、WO2008/046476、CN102037169A等，其中多利用高分子量聚乙烯、高對稱結構聚酰胺等高強纖維與無機金屬或玻璃纖維包覆的方式，但因加入無機金屬、玻璃纖維等硬質材料而導致體感變硬、佩戴無舒適感。而石墨烯具有良好的力學性能及自潤滑性，可包覆在硬質材料表面，增加其潤滑性，彌補其不足。經試驗，如果在紡絲混合液過程中直接加入石墨烯粉末，會造成石墨烯大量團聚，其中的石墨烯顆粒粒徑分布廣，尺寸較大，團聚嚴重，很難與白油形成有效的界面結合，得到分散性很差的紡絲混合液，且紡絲混合液中石墨烯分散均勻穩定性差，貨架期較短。而復合材料中，增強相在基體中的分散對材料的性能有著至關重要的影響。

現有技術中所列明的技術內容僅代表發明人所掌握的技術，并不理所當然被認為是現有技術而用于評價本發明的新穎性和創造性。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，提供了一種均勻分散有石墨烯的超高分子量聚乙烯纖維。

本發明的另一目的是提供上述石墨烯復合超高分子量聚乙烯纖維的制備方法。

本發明的目的通過以下技術方案來具體實現：

一種石墨烯復合超高分子量聚乙烯纖維的制備方法，包括：

準備玻璃纖維預混液：將玻璃纖維分散于第一白油中，得到玻璃纖維預混液；

準備石墨烯漿料：將石墨烯分散在第二白油中，得到石墨烯漿料；

制備紡絲混合液：將玻璃纖維預混液、石墨烯漿料、UHMWPE粉、抗氧劑混合于第三白油中，得到紡絲混合液；

紡絲混合液經溶脹、混合后形成熔融狀態，將熔融狀態的紡絲混合液擠出；

再冷卻形成凍膠絲；和

將凍膠絲制得石墨烯復合超高分子量聚乙烯纖維。

本發明公開的內容中，所述第一白油、第二白油、第三白油都是白油，“第一”、“第二”和“第三”不是對白油本身的限定，是為了區分在本發明制備方法不同應用之處。

根據本發明的一個方面，所述玻璃纖維預混液中含有玻璃纖維5-30wt％，優選10-25wt％，最佳25wt％。