[发明专利]一种新型高耐切割超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高耐切割超高分子量聚乙烯纤维，所述纤维的原料包括超高分子量聚乙烯和复合改性剂，所述复合改性剂包括金属微粉、无机超细微粉和石墨微粉；所述金属微粉选自金属碳化物、金属氧化物、金属硼化物、金属氮化物或金属粉末；所述无机超细微粉为铝、钛、硅、硼、锆的氧化物、碳化物、氮化物的一种或其组合。本发明通过采用复合改性剂（金属微粉、无机超细微粉和石墨烯微粉）对超高分子量聚乙烯进行改性，在提高其耐切割的同时，增加强度模量，制成高耐切割超高分子量聚乙烯纤维。

技术领域

本发明属于聚乙烯纤维技术领域，具体涉及一种新型高耐切割超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法。

背景技术

超高分子量聚乙烯纤维（Ultra High Molecular Weight Polyethylene Fiber，UHMWPE 纤维）是继碳纤维和芳纶纤维之后出现的新一代具有超高强度、超高模量的高性能化学纤维。由于其具有高强度、高模量、低密度、耐低温、耐磨损、耐腐蚀、冲击能量吸收高等一系列优异的性能特性，使得UHMWPE 纤维及其制品在国防工业和防护装备等领域大放异彩。

虽然超高分子量聚乙烯纤维具有众多优点，但是因为其分子链较长，且缠绕严重，导致其在应力作用下易发生蠕变，在持续受力作用下发生形变，且结构具有化学惰性，表面极性较低，大大影响其耐切割性，限制了该纤维的应用。为了改善超高分子量聚乙烯纤维的耐切割性能，目前常用的方法是将玻璃纤维、钢丝等材料与超高分子量聚乙烯纤维混纺编织，但由于钢丝硬度较大、玻璃纤维易断裂外露，导致混纺纤维舒适性较差。

为了提升UHMWPE纤维本体（目前防切割等级一般只能达到2级左右），而对要求其既保持其高强度性又具高耐切割性、可纺性的理论与实施效果，尚不能令人满意。因此，需要提供一种新的技术方案来解决上述问题。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种新型高耐切割超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法。

为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种高耐切割超高分子量聚乙烯纤维，原料包括超高分子量聚乙烯和复合改性剂，所述复合改性剂包括金属微粉、无机超细微粉和石墨微粉；

所述金属微粉选自金属碳化物、金属氧化物、金属硼化物、金属氮化物或金属粉末；

所述无机超细微粉为铝、钛、硅、硼、锆的氧化物、碳化物、氮化物的一种或其组合。

进一步地，所述金属微粉的粒径为纳米级或微米级。

进一步地，所述无机超细微粉的粒径为0.1-300µm。

进一步地，所述石墨微粉的粒径为纳米级或微米级。

进一步地，所述金属微粉的用量为超高分子量聚乙烯的3-40 wt.%，无机超细微粉的用量为超高分子量聚乙烯的0.1-20 wt.%，石墨微粉的用量为超高分子量聚乙烯的0.1-5wt.%。

进一步地，所述超高分子量聚乙烯的重均分子量为100-400万。

上述高耐切割超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将金属微粉、无机超细微粉和石墨微粉混合；

步骤2，将步骤1的混合物与超高分子量聚乙烯混合；

步骤3，将步骤2的混合物经乳化机高速剪切搅拌，得到纺丝溶液；

步骤4，将纺丝溶液纺丝后，进行萃取和热牵伸得到纤维。

有益效果：本发明通过采用复合改性剂（金属微粉、无机超细微粉和石墨烯微粉）对超高分子量聚乙烯进行改性，在提高其耐切割的同时，增加强度模量，制成高耐切割超高分子量聚乙烯纤维。

具体实施方式