[發(fā)明專利]一種阻燃型高性能超高分子量聚乙烯復合纖維及制備方法

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• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN112376125A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發(fā)明（設計）人: 徐堯
• 申請（專利權）人: 青島信泰科技有限公司
• 主分類號: D01F6/46
• 分類號: D01F6/46;D01F1/10;D01F1/07
• 代理公司: 青島華慧澤專利代理事務所(普通合伙) 37247
• 代理人: 王振一

本發(fā)明專利提供了一種阻燃型高性能超高分子量聚乙烯復合纖維及制備方法，包括超高分子量聚乙烯粉末、阻燃劑和無機改性劑；阻燃劑用量為超高分子量聚乙烯粉末的10%?50wt.%，無機改性劑用量為超高分子量聚乙烯粉末的0.5%?20wt.%。阻燃劑為氫氧化鋁、氫氧化鎂、聚磷酸銨、三聚氰胺多聚磷酸酯、紅磷中的任意一種或者兩種及以上的組合；無機改性劑為石墨烯、納米石墨片、膨脹石墨、氧化石墨烯、還原氧化石墨烯的任意一種或者兩種及以上的組合。本發(fā)明專利提供的阻燃型高性能超高分子量聚乙烯纖維及制備方法，減少了阻燃劑的添加量，避免了由于阻燃劑的大量加入可能使得超高分子量聚乙烯纖維材料性能明顯下降的技術問題。

技術領域

本發(fā)明專利涉及高分子新材料技術領域，尤其涉及一種阻燃型高性能超高分子量聚乙烯復合纖維及制備方法。

背景技術

石墨烯被稱為21世紀的明星材料，僅由一層碳原子組成的呈蜂窩結構的納米材料。石墨烯為片狀結構，性質穩(wěn)定，耐熱性好，比表面積大，這種種性質使得石墨烯可以有效的減少材料燃燒過程中的傳質、傳熱，從而提高聚合物材料的阻燃性能。石墨烯對最小的氣體氦氣都具有阻隔作用，使其無法滲透穿過石墨烯。

石墨烯可以提高相關阻燃劑的熱穩(wěn)定性，由于石墨烯的加入使得阻燃性能提高，所以比單獨使用傳統(tǒng)的阻燃劑，添加量更少，從而顯著改善了因加入大量阻燃劑而導致的超高分子量聚乙烯纖維機械性能下降的問題。

例如，Mg(OH)₂在聚烯烴材料中加入量高達50%才能達到阻燃效果，嚴重影響了樹脂基體材料的機械性能。由于加入了石墨烯，兩者具有協(xié)同效應，添加量低，從而使超高分子量聚乙烯纖維在具有阻燃性能的同時保持較好的機械性能。為了克服由于阻燃劑的大量加入使得基體材料機械性能明顯下降這一問題，本專利提供了一種高性能超高分子量聚乙烯復合纖維的阻燃方案。

發(fā)明內容

本發(fā)明專利的目的在于提供一種阻燃型高性能超高分子量聚乙烯復合纖維及制備方法，解決了由于阻燃劑的大量加入使得超高分子量聚乙烯纖維材料機械性能明顯下降的技術問題。

一種阻燃型高性能超高分子量聚乙烯復合纖維，包括超高分子量聚乙烯粉末、阻燃劑和無機改性劑；

所述阻燃劑用量為所述超高分子量聚乙烯粉末的10%-50wt.%，所述無機改性劑用量為所述超高分子量聚乙烯粉末的0.5%-20wt.%。

所述阻燃劑為氫氧化鋁、氫氧化鎂、聚磷酸銨、三聚氰胺多聚磷酸酯、紅磷中的任意一種或者兩種及以上的組合；

所述氫氧化鋁的粒徑為0.5μm-20μm，所述氫氧化鎂的粒徑為1μm-15μm，所述聚磷酸銨的粒徑為3μm-25μm，所述三聚氰胺多聚磷酸酯1μm-25μm，所述紅磷尺寸為5μm-30μm。

所述無機改性劑為石墨烯、納米石墨片、膨脹石墨、氧化石墨烯、還原氧化石墨烯的任意一種或者兩種及以上的組合。

所述石墨烯、納米石墨片、氧化石墨烯、還原氧化石墨烯平面尺寸為0.5μm-30μm，厚度0.335nm-30nm，所述膨脹石墨為200倍-500倍。

傳統(tǒng)單獨加入阻燃劑，添加量較高，如，Mg(OH)₂在聚烯烴材料中加入量高達50%才能達到阻燃效果，嚴重影響了樹脂基體材料的機械性能。由于加入了石墨烯，兩者具有協(xié)同效應，本發(fā)明添加量低，超高分子量聚乙烯纖維能保持較好的性能。

石墨烯為片狀結構，性質穩(wěn)定，耐熱性強，比表面積大，這種性質使得石墨烯可以有效的減少材料燃燒過程中的傳質、傳熱，提高聚合物材料的阻燃性能，石墨烯即使對最小的氦氣也具有良好的阻隔作用。

一種阻燃型高性能超高分子量聚乙烯復合纖維的制備方法，該方法具體的制備步驟為：