[發明專利]一種新型高耐切割超高分子量聚乙烯纖維及其制備方法

在審

• 申請號: 201911408729.1
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111041588A
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 沈文東;陳清清;車俊豪;曹海建;張玲麗;陳小林;喻峰;曹亞峰;宋興印;袁修見
• 申請（專利權）人: 江蘇鏘尼瑪新材料股份有限公司
• 主分類號: D01F6/46
• 分類號: D01F6/46;D01F1/10
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 黃欣

本發明公開了一種高耐切割超高分子量聚乙烯纖維，所述纖維的原料包括超高分子量聚乙烯和復合改性劑，所述復合改性劑包括金屬微粉、無機超細微粉和石墨微粉；所述金屬微粉選自金屬碳化物、金屬氧化物、金屬硼化物、金屬氮化物或金屬粉末；所述無機超細微粉為鋁、鈦、硅、硼、鋯的氧化物、碳化物、氮化物的一種或其組合。本發明通過采用復合改性劑（金屬微粉、無機超細微粉和石墨烯微粉）對超高分子量聚乙烯進行改性，在提高其耐切割的同時，增加強度模量，制成高耐切割超高分子量聚乙烯纖維。

技術領域

本發明屬于聚乙烯纖維技術領域，具體涉及一種新型高耐切割超高分子量聚乙烯纖維及其制備方法。

背景技術

超高分子量聚乙烯纖維（Ultra High Molecular Weight Polyethylene Fiber，UHMWPE 纖維）是繼碳纖維和芳綸纖維之后出現的新一代具有超高強度、超高模量的高性能化學纖維。由于其具有高強度、高模量、低密度、耐低溫、耐磨損、耐腐蝕、沖擊能量吸收高等一系列優異的性能特性，使得UHMWPE 纖維及其制品在國防工業和防護裝備等領域大放異彩。

雖然超高分子量聚乙烯纖維具有眾多優點，但是因為其分子鏈較長，且纏繞嚴重，導致其在應力作用下易發生蠕變，在持續受力作用下發生形變，且結構具有化學惰性，表面極性較低，大大影響其耐切割性，限制了該纖維的應用。為了改善超高分子量聚乙烯纖維的耐切割性能，目前常用的方法是將玻璃纖維、鋼絲等材料與超高分子量聚乙烯纖維混紡編織，但由于鋼絲硬度較大、玻璃纖維易斷裂外露，導致混紡纖維舒適性較差。

為了提升UHMWPE纖維本體（目前防切割等級一般只能達到2級左右），而對要求其既保持其高強度性又具高耐切割性、可紡性的理論與實施效果，尚不能令人滿意。因此，需要提供一種新的技術方案來解決上述問題。

發明內容

針對上述技術問題，本發明提供了一種新型高耐切割超高分子量聚乙烯纖維及其制備方法。

為了實現上述發明目的，本發明采用以下技術方案：

一種高耐切割超高分子量聚乙烯纖維，原料包括超高分子量聚乙烯和復合改性劑，所述復合改性劑包括金屬微粉、無機超細微粉和石墨微粉；

所述金屬微粉選自金屬碳化物、金屬氧化物、金屬硼化物、金屬氮化物或金屬粉末；

所述無機超細微粉為鋁、鈦、硅、硼、鋯的氧化物、碳化物、氮化物的一種或其組合。

進一步地，所述金屬微粉的粒徑為納米級或微米級。

進一步地，所述無機超細微粉的粒徑為0.1-300μm。

進一步地，所述石墨微粉的粒徑為納米級或微米級。

進一步地，所述金屬微粉的用量為超高分子量聚乙烯的3-40 wt.%，無機超細微粉的用量為超高分子量聚乙烯的0.1-20 wt.%，石墨微粉的用量為超高分子量聚乙烯的0.1-5wt.%。

進一步地，所述超高分子量聚乙烯的重均分子量為100-400萬。

上述高耐切割超高分子量聚乙烯纖維的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，將金屬微粉、無機超細微粉和石墨微粉混合；

步驟2，將步驟1的混合物與超高分子量聚乙烯混合；

步驟3，將步驟2的混合物經乳化機高速剪切攪拌，得到紡絲溶液；

步驟4，將紡絲溶液紡絲后，進行萃取和熱牽伸得到纖維。

有益效果：本發明通過采用復合改性劑（金屬微粉、無機超細微粉和石墨烯微粉）對超高分子量聚乙烯進行改性，在提高其耐切割的同時，增加強度模量，制成高耐切割超高分子量聚乙烯纖維。

具體實施方式