[发明专利]一种应用于特种服装的防弹高强聚乙烯纤维的制备工艺

说明书

本发明公开了一种应用于特种服装的防弹高强聚乙烯纤维的制备工艺，属于印染纺织技术领域。在制备产品时，先将超高分子量聚乙烯用氧等离子体处理，然后再用高碘酸钠溶液进行氧化处理，随后将其与氧化石墨烯、层状硅酸盐和玻璃纤维短纤混合后，熔融纺丝，即得产品；其中，玻璃纤维短纤是表面吸附有纳米二氧化硅的玻璃纤维短纤，氧化石墨烯还可以在加入前，先用聚苯乙烯磺酸钠进行处理。本发明所得产品具有优异的强度和抗冲击性能。

技术领域

本发明涉及印染纺织技术领域，具体是一种应用于特种服装的防弹高强聚乙烯纤维的制备工艺。

背景技术

超高分子量聚乙烯纤维的编织结构对复合材料的防弹性能具有重要影响，采用超高分子量聚乙烯纤维正交铺层、平纹、斜纹和纬编双轴向织物结构作为增强体，以低密度聚乙烯为基体，制备出防弹复合材料，研究结果表明，正交铺层结构为最佳，其中，二维机织物结构不足之处是弯曲的纱线会使纱线本身存在一定的内应力，导致纱线在受到破片冲击时抗剪切能力下降。

另外，超高分子量聚乙烯纤维的编织结构对复合材料防弹性能虽然具有重要影响，但是纤维自身的性能对防弹性能的影响也不容忽视。在受到弹片冲击时，裂纹会扩展到纤维，若界面粘结强度较弱，则裂纹会转移方向，沿着纤维扩展，若可以在扩展过程中，通过纤维自身结构或材料本身特性，组织裂纹的扩展，或削弱扩展过程中的应力扩散，则可适当降低弹片对复合材料整体的冲击，提升产品的冲击韧性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于特种服装的防弹高强聚乙烯纤维的制备工艺，以解决现有技术中超高分子量聚乙烯纤维的力学性能不足的弊端。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种应用于特种服装的防弹高强聚乙烯纤维的制备工艺，具体制备步骤包括：

(1)超高分子量聚乙烯的预处理：将超高分子量聚乙烯用氧等离子处理；

(2)氧化：将预处理后的超高分子量聚乙烯用高碘酸钠溶液进行氧化处理；

(3)纺丝：将氧化处理后的超高分子量聚乙烯、氧化石墨烯、层状硅酸盐混合后，熔融纺丝，即得产品。

本发明技术方案先将超高分子量聚乙烯用氧等离子体进行处理，利用等离子体的轰击使超高分子量聚乙烯分子结构发生变化，便于后续高碘酸钠氧化反应的进行，从而在等离子体轰击的部位形成极性的含氧官能团，如羧基和羰基等，形成的含氧官能团和氧化石墨烯分子结构中的羧基、羟基或环氧基，可在加热熔融过程中发生脱水缩合，形成化学键合，使氧化石墨烯稳定分散于超高分子量聚乙烯纤维基体中，起到良好的增韧补强效果，另外，氧化石墨烯为层状结构，其层与层之间的空隙可在产品受到弹片冲击时，起到良好的变形缓冲作用，提升产品的抗冲击性能。

进一步的，步骤(3)所述纺丝包括：将氧化处理后的超高分子量聚乙烯、氧化石墨烯、层状硅酸盐和玻璃纤维短纤混合后，熔融纺丝，即得产品。

本发明技术方案进一步的在超高分子量聚乙烯纤维基体中引入玻璃纤维短纤，这是因为，在受到强大的弹片冲击力时，产品的断裂失效往往是从裂纹处开始逐渐扩展，而短纤的存在，可在裂纹处起到良好的阻隔作用，避免裂纹的进一步扩展，另外，短纤与短纤之间并无明显相互作用力，在体系中可良好分散，同等质量的添加量，短纤可获得更好致密度的填充，从而使得裂纹扩展过程中，不断被短纤阻碍，有效提升产品的抗冲击性能。

进一步的，所述玻璃纤维短纤制备过程为：将纳米二氧化硅、硅烷偶联剂和乙醇溶液混合反应，再经过滤、洗涤和干燥，得改性纳米二氧化硅；再将改性纳米二氧化硅，无水乙醇和玻璃纤维短纤加热搅拌反应后，过滤，干燥。