[發明專利]一種石墨烯超高分子量聚乙烯復合纖維及其制備方法

在審

• 申請號: 201811356695.1
• 申請日: 2018-11-15
• 公開（公告）號: CN109629028A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 沙嫣;沙曉林
• 申請（專利權）人: 南通強生安全防護科技股份有限公司
• 主分類號: D01F6/46
• 分類號: D01F6/46;D01F1/10
• 代理公司: 上海段和段律師事務所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國中

本發明提供了一種石墨烯超高分子量聚乙烯復合纖維及其制備方法，所述復合纖維包括以下組分：聚乙烯、增強體、分散劑、抗氧劑；所述聚乙烯、增強體的重量比為：20～25:1.5～4.5；所述增強體為硬質纖維和石墨烯。本發明通過將硬質纖維與石墨烯混合加入超高分子量聚乙烯中，獲得了具有高強度、耐切割、提升了耐穿刺和耐高溫的超高分子量聚乙烯復合纖維，尤其抗切割等級達到美國標準5級，主要應用于各種抗切割耐磨紡織品，如水龍帶編織布、電纜、光纜外保護層編織布，個人防護領域的防切割手套、防切割護袖、防護服裝、防護鞋、帽、圍裙等安全護具以及體育運動裝具、民用功能性紡織品等。

技術領域

本發明涉及聚乙烯纖維技術領域，具體地說，涉及一種石墨烯超高分子量聚乙烯復合纖維及其制備方法。

背景技術

超高分子量聚乙烯纖維是三大高技術纖維之一，是已經商業化生產的比強度最高的纖維，主要應用于安全防護、航空、兵器、體育等領域。超高分子量聚乙烯(Ultra-highMolecular Polyethylene，簡稱UHMWPE)是指重均分子量大于150萬的線性聚乙烯。其鏈結構為典型的線性結構，支鏈極少，遠遠低于普通聚乙烯，支化點小于1/1000個，大分子鏈超長，達到數萬納米，因此是制備柔性鏈高強度纖維的理想材料。為防止尖銳物侵害,特別是在超速運動、突發應急事件環境下，需要一種高防切割性纖維及其編織品(如各種軍民用設施、衣帽、手腳套等)的研發一直受到國內外業界的矚目。

專利CN106149085A中公開了一種耐切割超高分子量聚乙烯復合纖維，由超高分子量聚乙烯和可膨脹有機硅酸鹽黏土、改性石墨烯、抗氧劑構成。將可膨脹有機硅酸鹽，石墨烯引入到超高分子量聚乙烯纖維中，使得超高分子量聚乙烯纖維無需再復合其他硬質纖維就可以達到良好的耐切割性能，其耐切割性能達到歐標5級(相當于美標3級)。

專利CN106555244A中公開了一種耐切割超高分子量聚乙烯纖維，包括超高分子量聚乙烯纖維；分散在所述超高分子量聚乙烯纖維中的硬質纖維；所述超高分子量聚乙烯纖維和硬質纖維的質量比為100：(2～8)。該專利通過控制硬質纖維含量，改善制備過程中的紡絲原液的拉伸粘度，從而進一步改善成品纖維的力學性能，得到的成品纖維具有較高的強度，同時斷裂伸長率高且斷頭數低，其耐切割性能達到歐標5級(相當于美標3級)。

專利CN106555245A中公開了一種耐切割超高分子量聚乙烯纖維，包括超高分子量聚乙烯纖維；分散在所述超高分子量聚乙烯纖維中的硬質纖維和溶劑油；所述超高分子量聚乙烯纖維、硬質纖維和溶劑油的質量比為100：(3～6)：(0.3～2)。該專利通過溶劑油對硬質纖維的浸潤作用，使硬質纖維與超高分子量聚乙烯更好的相容，同時，溶劑油的加入有利于硬質纖維在超高分子量聚乙烯中的均勻分布，使成品纖維具有較高的斷裂伸長率，其耐切割性能達到歐標5級(相當于美標3級)。

專利CN106555247A中公開了一種耐切割超高分子量聚乙烯纖維，包括超高分子量聚乙烯纖維；分散在所述超高分子量聚乙烯纖維中的硬質纖維和鐵粉；所述超高分子量聚乙烯纖維、硬質纖維和鐵粉的質量比為100：(3～6)：(0.01～0.05)。本專利通過鐵粉與硬質纖維相互作用，能夠提高成品纖維的強度；同時，鐵粉的加入有利于硬質纖維在超高分子量聚乙烯中的均勻分布，使成品纖維具有較低的強度變化率，提高成品纖維的質量穩定性，其耐切割性能達到歐標5級(相當于美標3級)。

專利CN106555243A中公開了一種耐切割超高分子量聚乙烯纖維，包括超高分子量聚乙烯纖維；分散在所述超高分子量聚乙烯纖維中的硬質纖維和硬質纖維礦渣；所述超高分子量聚乙烯纖維、硬質纖維和硬質纖維礦渣的質量比為100：(3～6)：(0.001～0.18)。本專利通過加入硬質纖維礦渣使硬質纖維在超高分子量聚乙烯中分布更均勻，從而使成品纖維具有較高的強度均勻性，同時提高成品纖維的耐摩擦性，其耐切割性能達到歐標5級(相當于美標3級)。

然而，上述專利獲得的超高分子量聚乙烯纖維的熱熔性不強，不具備較好的耐高溫性能，且主要物理特性——抗切割性能最高也只能達到歐標5級(相當于美標3級水平)。