[發(fā)明專利]一種表面改性的超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纖維的制備方法

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• 申請日: 2021-03-23
• 公開（公告）號: CN113152079A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發(fā)明（設計）人: 劉蓉;林奕妍;張廣宇;臧傳峰;張偉;張瑜
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: D06M11/79
• 分類號: D06M11/79;D06M13/513;D06M11/46;D06M101/20
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1.一種表面改性的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纖維的制備方法，其特征在于，包括超高分子量聚乙烯纖維以及接枝在超高分子量聚乙烯纖維表面的無機納米粒子層，具體包括以下步驟：

步驟1、硅烷偶聯(lián)劑改性溶液的配置，將引發(fā)劑與硅烷偶聯(lián)劑按一定比例溶解在二氯甲烷中，得到硅烷偶聯(lián)劑改性溶液；

步驟2、將UHMWPE浸入步驟1中的硅烷偶聯(lián)劑改性溶液中，然后轉(zhuǎn)移到超聲儀中，在一定溫度下超聲反應，得到表面接枝有硅烷偶聯(lián)劑的UHMWPE纖維；

步驟3、納米粒子改性溶液的配置，按一定比例將納米粒子分散在去離子水和無水乙醇的混合液中，超聲分散配置得到納米粒子改性溶液；

步驟4、納米粒子的接枝，將表面接枝有硅烷偶聯(lián)劑的UHMWPE纖維浸入步驟3中的納米粒子改性溶液中，然后控制反應溫度和反應時間，使纖維表面的硅烷偶聯(lián)劑水解接枝納米粒子，得到表面接枝有無機納米粒子層的UHMWPE纖維。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種表面改性的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纖維的制備方法，其特征在于，所述步驟1中，引發(fā)劑為過氧化二苯甲酰、過氧化月桂酰、過氧化二碳酸二異丙酯、偶氮二異丁腈或偶氮二異庚腈中的一種；硅烷偶聯(lián)劑為一端含有雙鍵的乙烯基類硅烷偶聯(lián)劑，硅烷偶聯(lián)劑為乙烯基三氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷中的一種或者幾種混合。

3.根據(jù)權利要求2所述的一種表面改性的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纖維的制備方法，其特征在于，所述步驟1中，硅烷偶聯(lián)劑改性溶液中引發(fā)劑與硅烷偶聯(lián)劑的配比為8：1～12：1。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種表面改性的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纖維的制備方法，其特征在于，所述步驟2中，超聲反應的溫度為45～76℃，超聲波頻率為50Hz，反應時間為30min～160min，改性萃取液中硅烷偶聯(lián)劑的質(zhì)量濃度為8％～15％。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種表面改性的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纖維的制備方法，其特征在于，所述步驟2中，UHMWPE浸入硅烷偶聯(lián)劑改性溶液中的浴比為10：1～20：1。

6.根據(jù)權利要求1所述的一種表面改性的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纖維的制備方法，其特征在于，所述步驟3中，納米粒子為表面含有羥基的無機納米粒子，納米粒子為納米二氧化硅、納米二氧化鈦、氧化鋯、氧化鋁中的一種。

7.根據(jù)權利要求1所述的一種表面改性的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纖維的制備方法，其特征在于，所述步驟3中，去離子水和無水乙醇的比例為1：18～1:10；納米粒子改性溶液為2.8～3.2g/L，PH為4.8～5.2；納米粒子改性溶液超聲30～60min使其均勻分散。

8.根據(jù)權利要求1所述的一種表面改性的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纖維的制備方法，其特征在于，所述步驟4中，反應溫度為45～55℃，水解反應時間為6～8h。

9.采用如權利要求1～8任一項所述的制備方法制得的一種表面改性的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纖維，其特征在于，超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纖維的強度保持率為92～98％。