[发明专利]一种耐磨防断裂超高分子量聚乙烯纤维的制备方法

说明书

本发明属于超高分子量聚乙烯纤维加工技术领域，具体涉及一种耐磨防断裂超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，包括改性硅氧烷偶联剂的制备，改性硅氧烷偶联剂与单丝直径为17μm的玄武岩纤维制备复合溶液，然后与超高分子量聚乙烯粉末、抗氧剂制备纺丝液，并纺丝即可。本发明相比现有技术具有以下优点：本发明中所制备的超高分子量聚乙烯纤维，具有一定的耐温性能和稳定性，成功率高，能够保证耐磨性和防切割性能的同时，进一步提高超高分子量聚乙烯纤维的断裂强度，扩展其适用范围。

技术领域

本发明属于超高分子量聚乙烯纤维加工技术领域，具体涉及一种耐磨防断裂超高分子量聚乙烯纤维的制备方法。

背景技术

超高分子量聚乙烯纤维是目前已工业化纤维材料中比强度最高的纤维，其具有优异的高强、耐磨性、耐化学腐蚀等性能，广泛地应用在国防军事、海工缆绳、个体防护等领域，随着军转民市场的不断扩大，超高分子量聚乙烯纤维在民用市场的应用逐渐增大，其中以耐磨手套为主的民用市场逐渐占据主导地位，目前，常用的400D的超高分子量聚乙烯纤维编制成防护手套，其耐磨EN388-2003标准为3级，防切割最高等级为EN388-2003标准3级，越来越不适应实际工作环境中对割伤危害防护的需要，现有技术中为了提高耐磨性能，添加钢丝或玻纤等，但穿戴感较硬，易疲劳，操作灵活性低，接触感也大幅度降低；现有技术中有通过增加碳化硅和改性石墨烯来提高耐磨性和耐切割性，石墨烯的价格贵，且所制备的纤维丝多为深色，成本较高，同时也限制了其外观，申请号为201710466779X中公开了一种耐磨防切割超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，通过对无机纳米材料及短纤进行添加处理，其原料除了树脂原料，还包括偶联剂，纳米添加剂、添加剂；其中添加剂为短纤材料纳米添加剂为SiO2、TiO2、Al2O3、MgO、CaO、Si3N4、ZrO2、CrO3、蒙脱土、纳米炭黑、石墨、氧化锡锑、碳纳米管中的一种或多种混合物，在使用中，由于纳米添加剂与添加剂中各原料的物理性质与化学性质有明显不同，在随意组合式，虽然能在一定程度上提高超高分子量聚乙烯纤维的综合性能，但成品率低，所得产品性能不稳定，断裂强度还有待进一步提高，因此，需要对如何制备超高分子量聚乙烯纤维进行研究。

发明内容

本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种耐磨防断裂超高分子量聚乙烯纤维的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种耐磨防断裂超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，包括以下内容：

（1）制备改性硅氧烷偶联剂，按重量份计，取2-氨基-3-[(2-羟基-5-硝基-亚苄基)氨基]-2-丁烯二腈3.6-5.2份、3-羟基丁酸1.8-2.6份、N,N-二甲基甲酰胺45-55份，混合均匀后在温度为65-70℃的条件下搅拌反应30-40分钟，完成后加入0.7-1.2份的五甲基二乙烯三胺、0.1-0.3份的酰亚胺盐、22-26份硅氧烷偶联剂，在温度为37-42℃的条件下搅拌处理3-4小时，完成后过滤，用去离子水冲洗，真空干燥、粉碎后即得；

（2）按重量份计，取改性硅烷偶联剂2-4份、单丝直径为17μm的玄武岩纤维14-18份、甲基硅酸钠0.8-1.6份、丙烯酸正丁酯3.2-3.6份、有机溶液200-300份混合，在6500-7500转/分钟、温度为45-55℃的条件下搅拌混合，制成复合溶液；

（3）将超高分子量聚乙烯粉末、抗氧剂与上述所得复合溶液混合，添加有机溶剂，使得超高分子量聚乙烯质量分数为5-8%，升温至250-270℃，高速搅拌至完全溶解，得到纺丝液，在温度为250-270℃条件下纺丝，制备所得凝胶丝经过萃取、牵伸，即得。

作为对上述方案的进一步改进，所述硅烷偶联剂为含巯基的硅氧烷偶联剂。

作为对上述方案的进一步改进，所述含巯基的硅氧烷偶联剂为巯基三甲氧基硅烷偶联剂、巯基三乙氧基硅烷偶联剂、巯基-甲氧基二乙氧基硅烷偶联剂或巯基二甲氧基-乙氧基硅烷偶联剂中的一种。