[发明专利]一种高强高模聚乙烯纤维及其制造方法

说明书

本发明公开了一种高强高模聚乙烯纤维及其制造方法，其中高强高模聚乙烯纤维，其配方包括如下重量份数的组分：超高分子量聚乙烯48‑56份、碳纤维26‑32份、接枝剂22‑28份、抗氧化剂8‑12份、增强剂6‑10份、粘合剂30‑32份、固化剂14‑20份。本发明通过将纳米磁粉与碳纤维进行研磨，能够将纳米级别的磁粉填充进入碳纤维的微观结构中进行嵌合，利用脉冲磁场，从而使得磁化碳纤维与超高分子量聚乙烯熔融液之间形成相互交织的微观结构，使得各体系之间结合的更加牢靠稳定，增加纤维单丝的结构强度。通过辐射处理，能够将接枝剂结合在超高分子量聚乙烯的单体上，进一步形成具有网状交织结构的高强高模聚乙烯纤维原料，提高了高强高模聚乙烯纤维结构性能，实用性更加广泛。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种高强高模聚乙烯纤维及其制造方法。

背景技术

高强高模聚乙烯纤维复合线是由高强高模聚乙烯纤维经特殊工艺和新型基体树脂复合而成，高强高模聚乙烯是聚乙烯材料的一种。原高强高模聚乙烯纤维在无复合情况下密实成束后由于纤维单丝横截面不规则形状纤维密实度一般只有85％左右，有15％的空隙率。复合率达85％的高强高模聚乙烯纤维复合线增加强度而不增加原纤维的粗度。在高性能复合材料方面显示出极大的优势。

目前，高强高模聚乙烯纤维通常以单一的高强高模聚乙烯纤维为主要原料制备纤维，单一种类的纤维很难通过对结构进行改进的方式来增加纤维的强度，因此，高强高模聚乙烯纤维很难进一步提高，不利于高强高模聚乙烯纤维的推广应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强高模聚乙烯纤维及其制造方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高强高模聚乙烯纤维，其配方包括如下重量份数的组分：

超高分子量聚乙烯48-56份、碳纤维26-32份、接枝剂22-28份、抗氧化剂8-12份、增强剂6-10份、粘合剂30-32份、固化剂14-20份。

优选的，所述超高分子量聚乙烯为单丝纤维，单丝直径为0.08-0.12mm。

优选的，所述接枝剂为AA、AM、CMA、BA、CHM中的任意一种。

优选的，所述抗氧化剂为丁基羟基茴香醚、二丁基羟基甲苯、没食子酸丙酯、特丁基对苯二酚中的任意一种。

优选的，所述增强剂为线型酚醛树脂，所述粘合剂为聚氨酯粘合剂，所述固化剂为紫外光固化剂。

同时，本发明还公开了一种高强高模聚乙烯纤维的制造方法，包括以下操作步骤：

S1：采用低速研磨机将碳纤维置于纳米磁粉溶液中低速研磨，研磨转速为80-200r/mim，研磨时溶液的温度为40-50℃，研磨处理3-5小时后，静置后通过超声波混合搅拌，之后进行过滤，收集碳纤维后，使用去离子水洗脱3-5次，烘干后得磁化碳纤维备用；

S2：将超高分子量聚乙烯置于陶瓷熔融罐内加热至200-260℃形成熔融液，再加入磁化碳纤维混合搅拌均匀，搅拌结束后，于熔融液上下两侧加上脉冲磁场，对磁化碳纤维进行磁性引导，输入拉丝机拉出直径为0.08-0.1mm的纤维单丝，之后采用PH为3的盐酸溶液对纤维单丝进行浸泡洗涤，并使用去离子水冲洗干净后烘干备用；

S3：将接枝剂加入纤维单丝的熔融体系中，于氮气氛围中混合搅拌均匀，静置保温期间采用采用辐照处理；

S4：辐照结束后依次加入抗氧化剂、增强剂、粘合剂、固化剂再次混合搅拌均匀，得高强高模聚乙烯纤维原料；

S5：将高强高模聚乙烯纤维原料输入螺杆熔融挤出纺丝，然后预拉伸、热超倍拉伸、紫外光固化工艺，得到断裂强度为30-60cN/dtex、模量为60-1580cN/dtex的高强高模聚乙烯纤维。