[发明专利]一种耐高温透气石墨烯/超高分子量聚乙烯纤维及制备方法

说明书

本发明属于聚乙烯纤维制备的技术领域，具体涉及一种耐高温透气石墨烯/超高分子量聚乙烯纤维及制备方法。制备氧化石墨烯溶液，加金红石型二氧化钛，调节pH值，加还原剂，水热反应后冷却过滤，洗涤，冷冻干燥得到三维多孔石墨烯/二氧化钛，加入到聚乙烯树脂中，加入白油，适量功能性助剂，在双螺杆挤出机中溶胀，形成纺丝液，挤出、水浴凝固后，形成冻胶丝条，经过导辊，干燥，多级热牵伸，卷绕等工序后得到多孔石墨烯/超高分子量聚乙烯纤维。采用在超高分子量聚乙烯配置纺丝液时加入三维多孔石墨烯/二氧化钛粉末来提高该纤维的耐高温和透气性。通过该方法制备的石墨烯/超高分子量聚乙烯纤维具有优异的耐高温，耐腐蚀和透气性。

技术领域

本发明属于聚乙烯纤维技术领域，具体涉及一种耐高温透气石墨烯/超高分子量聚乙烯纤维及制备方法。

背景技术

防护服种类包括工业用防护服、医疗款防护服、军用防护服和特殊人群使用防护服。防护服主要应用于军工、船舶、石油、化工、喷漆、清洗消毒、实验室等行业与部门。尤其是在很多较高温环境中都需要穿戴防护服，其目的是减少高温环境对人体热能的辐射，避免烫伤操作人员，同事降低操作人员周围的温度，减少操作人员的不适之感。耐高温防护服经常被用于上述场合，耐高温防护服要求达到很好的隔离热量的作用，能够耐高温。

目前，CN101397710公开了一种工业用阻燃防护服织物及其制造方法和防护服，所述工业用阻燃防护服织物用纱由阻燃粘胶、羊毛纤维及尼龙纤维混纺而成，所述阻燃粘胶、羊毛纤维及尼龙纤维的混纺比例(重量)分别为45～55％，35～45％，5～15％。该发明提供的防护服在用于低温环境时，效果差，基本不能起到耐低温的作用，而且耐酸、耐碱性也不好，吸湿性较差，用在高温环境中，不透气也不能吸走人体产生的汗水，给人带来严重的不适之感。CN201640555U公开了一种隔热防护服面料，尤其是涉及一种专用于高温作业的复合防护服面料，所述的防护服面料由复合阻燃纱线织造而成，所述的复合阻燃纱线由芳纶纤维和阻燃粘胶纤维混纺并包覆于玻璃纤维芯纱的外表面构成。该发明同样不能用于低温环境和酸碱环境中，吸湿性较差，用在高温环境中，不透气也不能吸走人体产生的汗水，给人带来严重的不适之感。中国发明专申请号201711427267.9公开了一种改性石墨烯超高分子量聚乙烯纤维及制备方法，先将石墨烯或氧化石墨烯改性接枝长链烷烃，再与70#纺丝专用白油混合制备成改性石墨烯悬浮粘，再将粘均分子量为大于500万的超高分子量聚乙烯粉末添加到改性石墨烯悬浮液中混合溶胀，再将纺丝悬浮液注入到双螺杆挤出机中进行挤出制成初生原丝，之后将静置应力松弛后的初生原丝经过萃取拉伸工艺，即可得到改性石墨烯超高分子量聚乙烯纤维，提高了纤维的强度、耐冲击力、耐磨性和防静电功能，可在各个领域实现对现有高强复合材料纤维形成替代效应。

中国发明专利申请号201810036884.4公开了一种石墨烯超高分子量聚乙烯复合纤维的制备方法，其包括如下步骤：S1：将超高分子量聚乙烯树脂和填料采用共混的方法分散在溶剂中，形成均匀的树脂分散液；S2：将石墨烯粉末加入分散剂中，加热至一定温度后，加入乳化剂，进行乳化处理，得到石墨烯分散液；S3：将所述石墨烯分散液加入到所述树脂分散液中，搅拌加热得到纺丝液；S4：将所述纺丝液进行纺丝、原丝静置和热牵伸，得到石墨烯超高分子量聚乙烯复合纤维。本发明在超高分子量聚乙烯纤维中添加填充料和石墨烯来增强超高分子量聚乙烯纤维的强度，最终强度达到30～45cN/dtex，同时该复合纤维还有优异的抗紫外、防切割等性能。

中国发明专利申请号201610038299.9公开了一种石墨烯超高分子量聚乙烯杂化纤维，其原料包括亲油改性石墨烯或氧化石墨烯分散液与超高分子量聚乙烯石蜡油性纺丝液，亲油改性石墨烯或氧化石墨烯分散液为石墨烯或氧化石墨烯乙醇分散液和亲油改性剂的共混溶液，所述石墨烯或氧化石墨烯乙醇分散液为石墨烯或氧化石墨烯原料与乙醇溶液的混合溶液；制备包括石墨烯或氧化石墨烯亲油改性、亲油改性石墨烯分散液与超高分子量聚乙烯石蜡油性纺丝液共混和冻胶湿法纺丝制备石墨烯增强超高分子量聚乙烯杂化纤维三个工艺步骤；纤维基体强度高，具有抗蠕变、耐热性好，改善应力集中等力学性能；其制备工艺简单，便于操作，应用广泛。