[發明專利]一種高強度高導電超高分子量聚乙烯復合纖維和制備方法

在審

• 申請號: 202111107472.3
• 申請日: 2021-09-22
• 公開（公告）號: CN113718527A
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 馬馮;高波;高朋召;林明清;吳傳清;周運波;楊恒
• 申請（專利權）人: 湖南中泰特種裝備有限責任公司
• 主分類號: D06M15/37
• 分類號: D06M15/37;D06M13/262;D06M101/20
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 曾志鵬

本發明涉及一種高強度高導電超高分子量聚乙烯復合纖維和制備方法，其為超高分子量聚乙烯纖維通過烷基硫酸鐵連接有聚(3,4?乙烯二氧噻吩)導電層，制備方法包括如下步驟，將超高分子量聚乙烯纖維清洗，干燥，然后將烷基硫酸鐵的醇溶液涂覆并包裹在超高分子量聚乙烯纖維上，去除多余溶液，然后將其置于含有3,4?乙烯二氧噻吩單體的蒸汽中，氣相聚合反應完成后，去除未反應的物質，干燥，得到高強度高導電超高分子量聚乙烯復合纖維；其導電效果好同時強度高。

技術領域

本發明屬于一種超高分子量聚乙烯纖維技術領域，具體是涉及到一種高強度高導電超高分子量聚乙烯復合纖維和制備方法。

背景技術

傳統的高分子材質防彈衣，具有重量輕和舒適性好的優點，但沒有很好的防輻射和電磁屏蔽功能，無法解決在戰爭中電磁輻射對軍事人員健康傷害的問題。超高分子量聚乙烯纖維(UHMWPE)，又稱高強高模聚乙烯纖維，是目前世界上比強度和比模量最高的纖維，主要被用于防彈衣、防彈頭盔、軍用設施和設備的防彈裝甲、航空航天等軍事領域。

為了提高超高分子量聚乙烯纖維的導電性能，通常將導電材料添加到超高分子量聚乙烯中，專利公布號為CN102720066 A的專利公開了一種超高分子量聚乙烯/聚苯胺復合導電纖維的制備方法，具體實施過程：將纖維置于苯胺單體中0.5～2h，取出后均勻擠壓，控制纖維與苯胺單體質量比為1:1～1:1.3；將纖維置于反應液中，反應液溫度為10～35℃，反應0.5h～3h，制備得到表面含有均勻連續的聚苯胺導電層的纖維。上述技術方案獲得了導電性能良好的復合纖維，可以制成具有抗靜電，導電及電磁屏蔽功能的紡織品或纖維增強復合材料，應用于個體防護，軍工，電子電器，石油化工，機械等領域。上述方案采用的導電高分子復合層是聚苯胺，其導電率低，因此制得的導電復合纖維的導電性比較差。另外，超高分子量聚乙烯表面的化學結構特殊性，對苯胺吸附效果一般不理想，導致聚合不均勻，因此需要對纖維表面進行表面處理，這樣增加了工藝的復雜程度。

聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)是一種較好的導電高分子，具有成本低廉、柔韌性高、環境穩定性好、導電率高等特點，為了能夠將PEDOT應用到纖維中，其一般采用的方法為，以聚乙烯醇(PVA)為紡絲基體，聚(3,4-乙撐二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)水溶液為共混劑，二甲基亞砜(DMSO)為摻雜劑提高PEDOT:PSS的電導性質，通過靜電紡絲制備PVA/PEDOT:PSS/DMSO納米纖維。但是如果將聚乙烯醇替換為超高分子量聚乙烯，采用上述方法制備附著有PEDOT的超高分子量聚乙烯纖維，由于一般采用的方法中所涉及到的PEDOT:PSS是水分散液，用來作為水溶性PVA的共混劑并沒有什么問題，但是超高分子量聚乙烯所采取的紡絲溶劑為有機溶劑，而且是聚乙烯是疏水性材料，并且將PEDOT:PSS共混于超高分子量聚乙烯纖維之中會破壞纖維的結構，降低其強度。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種高強度高導電超高分子量聚乙烯復合纖維和制備方法，其導電效果，同時強度高。

本發明包括一種高強度高導電超高分子量聚乙烯復合纖維，超高分子量聚乙烯纖維通過烷基硫酸鐵連接有聚(3,4-乙烯二氧噻吩)導電層，即聚(3,4-乙烯二氧噻吩)包裹在超高分子量聚乙烯纖維上。

所述烷基硫酸鐵的碳原子數為5-18，更優選為十二烷基硫酸鐵。

所述超高分子量聚乙烯纖維的直徑為2-4微米。

本發明提供一種所述的高強度高導電超高分子量聚乙烯復合纖維的制備方法，包括如下步驟，

將超高分子量聚乙烯纖維清洗(清洗的方法優選為，將超高分子量聚乙烯纖維放入乙醇(優選純乙醇)中進行超聲波清洗，以清除纖維表面的固體顆粒)，干燥，然后將烷基硫酸鐵的醇溶液涂覆并包裹在超高分子量聚乙烯纖維上，去除多余溶液，然后將其置于含有3,4-乙烯二氧噻吩單體的蒸汽中，氣相聚合反應完成后，去除未反應的物質，干燥，得到高強度高導電超高分子量聚乙烯復合纖維。