[发明专利]防切割的超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法

说明书

本发明提供了一种防切割的超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法，其中，所述制备方法，包括：将玻璃纤维倒入第一白油混匀，得到玻璃纤维预混液；将所述玻璃纤维预混液、抗氧剂和UHMWPE粉混合于第二白油中混合，得到纺丝混合液；将所述纺丝混合液经溶胀、挤出后形成熔融状态，再冷却形成冻胶丝；和由冻胶丝制得复合纤维。本发明将玻璃纤维对UHMWPE进行填充改性，不仅可以在解决超高分子量聚乙烯的粘弹性高的情况下玻璃纤维分散性差的难题，而且在保证纱线的柔性基础上，有效提高了UHMWPE纤维的耐切割性能。

技术领域

本发明涉及一种UHMWPE纤维及其制备方法，属于高性能纤维技术领域。

背景技术

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维一般是指相对分子质量在100万以上的粉状超高分子量聚乙烯为原料，采用冻胶纺丝法制成的长丝，也称超高强度聚乙烯(UHMWPE)纤维、超高模量聚乙烯(UHMWPE)纤维。该纤维取向度高、结晶度高、模量高、密度低，具有优良的耐紫外线辐射、耐磨损、耐化学腐蚀、抗冲击性等性能，是制作绳索、软质防弹衣、轻质防弹头盔、防弹复合材料的理想材料。

虽然超高分子量聚乙烯(UHMWPE)具有以上优异性能，但其分子结构的缺陷及非极性性质，导致该纤维在应力作用下容易发生大分子间滑移，产生蠕变,使聚乙烯纤维中晶区与非晶区相互连接的地方会在拉伸过程中产生应力集中，使晶区或者微纤的末端先出现断裂；耐温性较差，在120℃环境下使用4h后，强度和模量仅仅为初始强度及模量的50％；另外，分子链上无极性基团，表面光滑，导致界面粘结性能差。上述缺陷，限制了其在诸多重要领域的应用。

为防止尖锐物侵害，特别是在超速运动、突发应急事件环境下，需要一种高防切割性纤维及其编织品(如各种军民用设施、衣帽、手脚套等)的研发一直备受国内外瞩目。目前，改善UHMWPE纤维的抗切割性，常用的解决方法是添加无机填料(玻璃纤维、碳化硅、云母、二氧化硅、三氧化铝、炭黑等)对UHMWPE进行填充改性。

专利CN106222781A提供一种超高分子量聚乙烯组合物及其制备的高耐磨、高耐切割纤维，组分包含：碳化硅、改性石墨烯和UHMWPE。该方法是将超支化聚乙烯接枝石墨烯和碳化硅经低温搅拌、抽滤后，与UHMWPE粉末混合，再将此预混料分散在白油中，即制得纤维纺丝混合液。该制备过程过于繁琐，石墨烯及碳化硅均经过复杂的预处理，耗时且成本较高，不利于工业化应用。

专利WO2016041326A1公开一种高耐切割超高分子量聚乙烯纤维，由超高分子量聚乙烯和纳米晶结构形态的无机超细微粉(铝、钛、硅、硼、锆的氧化物、碳化物、氮化物的一种或其组合)构成。该方法将UHMWPE、碳化硅纳米颗粒制得的粉末预混料，按一定比例在超声状态下均匀分散在溶剂中，后经乳化机高速剪切搅拌制得纺丝混合液。由于UHMWPE是一种高韧性材料，加入的超细微粉在形成物理交联点的同时成为应力集中点，导致UHMWPE纤维的抗冲击强度下降。

专利CN101528998A及CN102277669A(DSM)公开了一种包含有长丝线和所谓定长纤维的复合丝，其中使用的定长纤维为具一定长径比的短切硬质纤维，包括玻璃纤维、矿物纤或金属纤维，该专利中未指明硬质纤维的化学属性，其与UHMWPE分散混合不均匀，且定长硬质纤维制备工艺、制作成本，特别是尺度分布控制较难，部分较长的硬质纤长度超过UHMWPE直径时，对溶液纺丝流程稳定性不利，以及对复合纤维成品的强度和使用性能均产生影响。

现有技术中所列明的技术内容仅代表发明人所掌握的技术，并不理所当然被认为是现有技术而用于评价本发明的新颖性和创造性。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供了一种防切割功能突出的超高分子量聚乙烯纤维；

本发明的另一目的是提供上述超高分子量聚乙烯纤维的制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案来具体实现：