[發明專利]一種抗菌阻燃超高分子量聚乙烯纖維及其制備方法

在審

• 申請號: 202111501112.1
• 申請日: 2021-12-09
• 公開（公告）號: CN114086272A
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發明（設計）人: 劉成揚;陳洋;王孝軍;許桂紅;陳亞精;王柱;劉海生;張宇翔
• 申請（專利權）人: 廣東省化學纖維研究所有限公司;廣東省廣業檢驗檢測集團有限公司
• 主分類號: D01F6/46
• 分類號: D01F6/46;D01F1/10;D01F1/07
• 代理公司: 廣州科沃園專利代理有限公司 44416
• 代理人: 徐翔

本發明屬于超高分子量聚乙烯纖維技術領域，具體涉及一種抗菌阻燃超高分子量聚乙烯纖維及其制備方法；將超高分子量聚乙烯、高密度聚乙烯、低分子量聚丙烯、改性納米添加劑、抗氧劑1010、抗氧劑168、抗菌劑、微膠囊阻燃劑、潤滑劑和相容劑制成的混合物料通過雙螺桿擠出，進行熔融和混合、輸送、剪切、熔融紡絲得到抗菌阻燃超高分子量聚乙烯；該制備過程中的物料流動性、相容性和加工穩定性好，得到的抗菌阻燃超高分子量聚乙烯纖維的拉伸強度可達24.73～34.62cN/dtex，氧指數可達36.2～38.6％，具有廣譜抗菌效果，達到抗菌、阻燃多效合一，可用于海洋產業、安全防護、體育產業等領域。

技術領域

本發明屬于超高分子量聚乙烯纖維技術領域，具體涉及一種抗菌阻燃超高分子量聚乙烯纖維及其制備方法。

技術背景

超高分子量聚乙烯纖維(英文全稱：Ultra-high Molecular WeightPolyethylene Fiber，簡稱UHMWPE)與碳纖維、芳綸纖維并稱為世界三大高性能特種纖維，是目前世界上最輕的高性能纖維，也是比強度和比模量最高的纖維。超高分子量聚乙烯纖維還具有突出的高模量、高強度、耐沖擊、耐低溫性和自潤滑性等優異性能，可被廣泛應用于軍事工業、海洋產業、航空航天、安全防護、體育產業等多個領域。

隨著社會經濟的穩步發展和人民生活水平的提升，國民的健康意識、生命安全意識都在不斷增強。超高分子量聚乙烯纖維因其優異的性能，在民用市場的需求量迅速提升，應用領域逐漸拓展。在防護用品等領域，民用纖維的抗菌和阻燃性能要求較高，而以往對超高分子量聚乙烯纖維的改性中，較少涉及兼具抗菌與阻燃性能的改性。中國專利109385689公開了一種共混超高分子量聚乙烯的紡絲方法，其強度可達14～28cN/dtex，但并未涉及對纖維的抗菌和阻燃效果；中國專利112359436公開了一種阻燃型超高分子量聚乙烯纖維，其公開了包括白炭黑、納米碳酸鈣、納米蒙脫土的納米添加劑，可與阻燃型超高分子量聚乙烯復配，同時通過含有硅烷或鈦酸類物質進行改性，改善混合物料之間的相容性，得到的纖維屬于難燃材料，氧指數高于27％的，但未涉及抗菌和阻燃的多效合一功能；中國專利109371475公開了一種超高分子量聚乙烯的紡絲方法，其將納米蒙脫土、納米高嶺土、或者納米石墨烯均勻分散在超高分子量聚乙烯中，并加入過氧化物引發劑和有機溶劑得到混合物料進行造粒，得到的纖維斷裂強度為14～28cN/dtex，也并未涉及纖維的抗菌和阻燃效果；中國專利112626634公開了一種注塑級抗菌型超高分子量聚乙烯纖維及其制備方法，該專利采用的超高分子量聚乙烯的粘均分子量高達350～600萬，其物料難以分散均勻，因此需要通過添加其他潤滑物質減小分子鏈之間的范德華力而提高物料的流動性，該過程增加了生產成本，且工藝復雜；中國專利112663162公開了一種抗靜電抑菌型超高分子量聚乙烯纖維及其制備方法，其物料中的導電炭黑和單壁碳納米管作為抗靜電劑使用，其抗菌物質主要為天然產物提取物，但在纖維制粒的過程中，天然產物不穩定，高溫高壓下容易分解而失效，因此，整個工藝過程難以重現，出現性能不穩定，進而導致工藝過程復雜，且天然產物的抗菌活性難以保持長效性，可能導致成本增加；中國專利103613830公開了一種抗靜電無鹵阻燃UHMWPE/石墨烯復合材料及其制備方法，此專利在生產過程中需要采用四氫呋喃、三氯甲烷等溶劑，生產工藝復雜、污染環境、能耗大，且并未實現阻燃抗菌多效合一；中國專利107558170公開了一種阻燃UHMWPE纖維的制備方法，其采用有機試劑對超高分子量聚乙烯纖維進行浸泡，進一步還做了活化處理，該過程中產生了廢液增加了成本，同時工藝復雜，也并未實現阻燃抗菌的多效合一。綜上所述，現有技術中的超高分子量聚乙烯纖維并未能夠完全實現穩定的阻燃抗菌的多效合一的功能。另一方面，目前工業上主要采用凝膠紡絲法制備超高分子量聚乙烯纖維。相對凝膠紡絲法來說，以熔融紡絲法制備纖維的工藝更為簡單，且對環境無污染、生產成本較低、生產效率高、能耗小，因此，熔融紡絲法是制備超高分子量聚乙烯纖維最環保、最經濟、最高產的方法。但是，由于超高分子量聚乙烯具有超高的分子量，聚乙烯大分子鏈間存在大量纏結，使得超高分子量聚乙烯的大分子鏈難以滑動，在熔融狀態下具有極大的黏度，熔融流動性幾乎為零，這給熔融紡絲法制備超高分子量聚乙烯纖維帶來了極大的困難。因此，超高分子量聚乙烯纖維如何兼具優異的抗菌和阻燃性能，并解決超高分子量聚乙烯纖維在制備過程中的生產工藝流程復雜、生產成本高等問題，對超高分子量聚乙烯纖維本身以及其應用領域都至關重要。