[發明專利]一種耐磨防斷裂超高分子量聚乙烯纖維的制備方法

在審

• 申請號: 201810949009.5
• 申請日: 2018-08-20
• 公開（公告）號: CN109097852A
• 公開（公告）日: 2018-12-28
• 發明（設計）人: 郭坤
• 申請（專利權）人: 馬鞍山卓凡新材料科技有限公司
• 主分類號: D01F6/46
• 分類號: D01F6/46;D01F1/10
• 代理公司: 合肥廣源知識產權代理事務所(普通合伙) 34129
• 代理人: 付濤

本發明屬于超高分子量聚乙烯纖維加工技術領域，具體涉及一種耐磨防斷裂超高分子量聚乙烯纖維的制備方法，包括改性硅氧烷偶聯劑的制備，改性硅氧烷偶聯劑與單絲直徑為17μm的玄武巖纖維制備復合溶液，然后與超高分子量聚乙烯粉末、抗氧劑制備紡絲液，并紡絲即可。本發明相比現有技術具有以下優點：本發明中所制備的超高分子量聚乙烯纖維，具有一定的耐溫性能和穩定性，成功率高，能夠保證耐磨性和防切割性能的同時，進一步提高超高分子量聚乙烯纖維的斷裂強度，擴展其適用范圍。

技術領域

本發明屬于超高分子量聚乙烯纖維加工技術領域，具體涉及一種耐磨防斷裂超高分子量聚乙烯纖維的制備方法。

背景技術

超高分子量聚乙烯纖維是目前已工業化纖維材料中比強度最高的纖維，其具有優異的高強、耐磨性、耐化學腐蝕等性能，廣泛地應用在國防軍事、海工纜繩、個體防護等領域，隨著軍轉民市場的不斷擴大，超高分子量聚乙烯纖維在民用市場的應用逐漸增大，其中以耐磨手套為主的民用市場逐漸占據主導地位，目前，常用的400D的超高分子量聚乙烯纖維編制成防護手套，其耐磨EN388-2003標準為3級，防切割最高等級為EN388-2003標準3級，越來越不適應實際工作環境中對割傷危害防護的需要，現有技術中為了提高耐磨性能，添加鋼絲或玻纖等，但穿戴感較硬，易疲勞，操作靈活性低，接觸感也大幅度降低；現有技術中有通過增加碳化硅和改性石墨烯來提高耐磨性和耐切割性，石墨烯的價格貴，且所制備的纖維絲多為深色，成本較高，同時也限制了其外觀，申請號為201710466779X中公開了一種耐磨防切割超高分子量聚乙烯纖維的制備方法，通過對無機納米材料及短纖進行添加處理，其原料除了樹脂原料，還包括偶聯劑，納米添加劑、添加劑；其中添加劑為短纖材料納米添加劑為SiO2、TiO2、Al2O3、MgO、CaO、Si3N4、ZrO2、CrO3、蒙脫土、納米炭黑、石墨、氧化錫銻、碳納米管中的一種或多種混合物，在使用中，由于納米添加劑與添加劑中各原料的物理性質與化學性質有明顯不同，在隨意組合式，雖然能在一定程度上提高超高分子量聚乙烯纖維的綜合性能，但成品率低，所得產品性能不穩定，斷裂強度還有待進一步提高，因此，需要對如何制備超高分子量聚乙烯纖維進行研究。

發明內容

本發明的目的是針對現有的問題，提供了一種耐磨防斷裂超高分子量聚乙烯纖維的制備方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：一種耐磨防斷裂超高分子量聚乙烯纖維的制備方法，包括以下內容：

（1）制備改性硅氧烷偶聯劑，按重量份計，取2-氨基-3-[(2-羥基-5-硝基-亞芐基)氨基]-2-丁烯二腈3.6-5.2份、3-羥基丁酸1.8-2.6份、N,N-二甲基甲酰胺45-55份，混合均勻后在溫度為65-70℃的條件下攪拌反應30-40分鐘，完成后加入0.7-1.2份的五甲基二乙烯三胺、0.1-0.3份的酰亞胺鹽、22-26份硅氧烷偶聯劑，在溫度為37-42℃的條件下攪拌處理3-4小時，完成后過濾，用去離子水沖洗，真空干燥、粉碎后即得；

（2）按重量份計，取改性硅烷偶聯劑2-4份、單絲直徑為17μm的玄武巖纖維14-18份、甲基硅酸鈉0.8-1.6份、丙烯酸正丁酯3.2-3.6份、有機溶液200-300份混合，在6500-7500轉/分鐘、溫度為45-55℃的條件下攪拌混合，制成復合溶液；

（3）將超高分子量聚乙烯粉末、抗氧劑與上述所得復合溶液混合，添加有機溶劑，使得超高分子量聚乙烯質量分數為5-8%，升溫至250-270℃，高速攪拌至完全溶解，得到紡絲液，在溫度為250-270℃條件下紡絲，制備所得凝膠絲經過萃取、牽伸，即得。

作為對上述方案的進一步改進，所述硅烷偶聯劑為含巰基的硅氧烷偶聯劑。

作為對上述方案的進一步改進，所述含巰基的硅氧烷偶聯劑為巰基三甲氧基硅烷偶聯劑、巰基三乙氧基硅烷偶聯劑、巰基-甲氧基二乙氧基硅烷偶聯劑或巰基二甲氧基-乙氧基硅烷偶聯劑中的一種。