[發明專利]一種高強高模聚乙烯纖維及其制造方法

在審

• 申請號: 202110040082.2
• 申請日: 2021-01-13
• 公開（公告）號: CN112877806A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 陳林;金效東;張亮;王亞軍
• 申請（專利權）人: 鹽城優和博新材料有限公司
• 主分類號: D01F8/06
• 分類號: D01F8/06;D01F8/18;D01F1/10
• 代理公司: 北京中政聯科專利代理事務所(普通合伙) 11489
• 代理人: 周巍

本發明公開了一種高強高模聚乙烯纖維及其制造方法，其中高強高模聚乙烯纖維，其配方包括如下重量份數的組分：超高分子量聚乙烯48?56份、碳纖維26?32份、接枝劑22?28份、抗氧化劑8?12份、增強劑6?10份、粘合劑30?32份、固化劑14?20份。本發明通過將納米磁粉與碳纖維進行研磨，能夠將納米級別的磁粉填充進入碳纖維的微觀結構中進行嵌合，利用脈沖磁場，從而使得磁化碳纖維與超高分子量聚乙烯熔融液之間形成相互交織的微觀結構，使得各體系之間結合的更加牢靠穩定，增加纖維單絲的結構強度。通過輻射處理，能夠將接枝劑結合在超高分子量聚乙烯的單體上，進一步形成具有網狀交織結構的高強高模聚乙烯纖維原料，提高了高強高模聚乙烯纖維結構性能，實用性更加廣泛。

技術領域

本發明屬于高分子材料技術領域，具體涉及一種高強高模聚乙烯纖維及其制造方法。

背景技術

高強高模聚乙烯纖維復合線是由高強高模聚乙烯纖維經特殊工藝和新型基體樹脂復合而成，高強高模聚乙烯是聚乙烯材料的一種。原高強高模聚乙烯纖維在無復合情況下密實成束后由于纖維單絲橫截面不規則形狀纖維密實度一般只有85％左右，有15％的空隙率。復合率達85％的高強高模聚乙烯纖維復合線增加強度而不增加原纖維的粗度。在高性能復合材料方面顯示出極大的優勢。

目前，高強高模聚乙烯纖維通常以單一的高強高模聚乙烯纖維為主要原料制備纖維，單一種類的纖維很難通過對結構進行改進的方式來增加纖維的強度，因此，高強高模聚乙烯纖維很難進一步提高，不利于高強高模聚乙烯纖維的推廣應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高強高模聚乙烯纖維及其制造方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種高強高模聚乙烯纖維，其配方包括如下重量份數的組分：

超高分子量聚乙烯48-56份、碳纖維26-32份、接枝劑22-28份、抗氧化劑8-12份、增強劑6-10份、粘合劑30-32份、固化劑14-20份。

優選的，所述超高分子量聚乙烯為單絲纖維，單絲直徑為0.08-0.12mm。

優選的，所述接枝劑為AA、AM、CMA、BA、CHM中的任意一種。

優選的，所述抗氧化劑為丁基羥基茴香醚、二丁基羥基甲苯、沒食子酸丙酯、特丁基對苯二酚中的任意一種。

優選的，所述增強劑為線型酚醛樹脂，所述粘合劑為聚氨酯粘合劑，所述固化劑為紫外光固化劑。

同時，本發明還公開了一種高強高模聚乙烯纖維的制造方法，包括以下操作步驟：

S1：采用低速研磨機將碳纖維置于納米磁粉溶液中低速研磨，研磨轉速為80-200r/mim，研磨時溶液的溫度為40-50℃，研磨處理3-5小時后，靜置后通過超聲波混合攪拌，之后進行過濾，收集碳纖維后，使用去離子水洗脫3-5次，烘干后得磁化碳纖維備用；

S2：將超高分子量聚乙烯置于陶瓷熔融罐內加熱至200-260℃形成熔融液，再加入磁化碳纖維混合攪拌均勻，攪拌結束后，于熔融液上下兩側加上脈沖磁場，對磁化碳纖維進行磁性引導，輸入拉絲機拉出直徑為0.08-0.1mm的纖維單絲，之后采用PH為3的鹽酸溶液對纖維單絲進行浸泡洗滌，并使用去離子水沖洗干凈后烘干備用；

S3：將接枝劑加入纖維單絲的熔融體系中，于氮氣氛圍中混合攪拌均勻，靜置保溫期間采用采用輻照處理；

S4：輻照結束后依次加入抗氧化劑、增強劑、粘合劑、固化劑再次混合攪拌均勻，得高強高模聚乙烯纖維原料；

S5：將高強高模聚乙烯纖維原料輸入螺桿熔融擠出紡絲，然后預拉伸、熱超倍拉伸、紫外光固化工藝，得到斷裂強度為30-60cN/dtex、模量為60-1580cN/dtex的高強高模聚乙烯纖維。