[发明专利]一种高抗蠕变超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法

说明书

本发明提供了一种高抗蠕变超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法。该制备方法为：S1，将超高分子量聚乙烯粉料、混合溶剂、抗氧化剂和敏化剂按预定比例混合，搅拌处理得到均匀的混合悬浮液；S2，将混合悬浮液置于双螺杆挤出机进行纺丝处理后，再经过冷却水浴槽获得初生冻胶丝；将所述初生冻胶丝经由含抗氧化剂的混合萃取液萃取后再进行干燥处理，接着，经过多级热牵伸和多级烘箱获得纤维初产品；S3，辐照交联：将所述纤维初产品进行预定剂量的辐照处理，最后在氮气条件下进行退火处理，获得高抗蠕变超高分子量聚乙烯纤维。相比于常规超高分子量聚乙烯纤维，本发明制备的高抗蠕变超高分子量聚乙烯纤维的纤维蠕变伸长率下降50％及以上。

技术领域

本发明涉及高分子量聚乙烯纤维制备技术领域，尤其涉及一种高抗蠕变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(UHMWPE)纤维作为世界三大高性能纤维之一，具有许多优异的性能，由于UHMWPE纤维具有高比强度、高比模量、优异的抗冲击特性以及良好的耐磨性的特点，还可以耐受强酸、强碱等化学品的腐蚀，电磁波透射率也较高，摩擦系数低于许多材料，具有不吸水，生物相容性好等特性。因此，UHMWPE纤维被广泛应用在军用防护材料、航空航天相关材料、医用材料、雷达天线罩、船用锚绳等诸多领域。

虽然UHMWPE纤维具有许多优异的性能，但同时这种材料也存在一些缺陷，如耐热性差、抗蠕变性能差、复合粘结性差、熔体粘度高导致加工成型难度大的缺点。其中蠕变是有机纤维存在的主要问题之一，由于材料分子抗蠕变性能差，杨氏模量低，材料分子受力会发生分子间的滑移，导致纤维抗蠕变性能差；UHMWPE纤维的蠕变性能大大限制了它在军事和民用工业中的应用。

目前，提高UHMWPE纤维抗蠕变性主要有两种方法，第一种是通过添加纳米粒子提高UHMWPE纤维制备超倍热牵伸过程中结晶取向度。这种方法一定程度上改善抗蠕变性，但效果不佳。对于第二种方法，通过在纺丝过程中加入交联剂引发纤维内部分子链间的交联，减少分子链间的滑移以提高抗蠕变性。

公开号为CN105442100A的发明专利提供了一种超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法。该制备方法包括将萃取溶剂后的超高分子量聚乙烯初生丝置于含有辐敏交联剂的改性溶液中进行浸渍处理；所述浸渍后的初生丝经过干燥，多级热空气牵伸；采用高能射线辐照所述牵伸后的纤维，从而获得经辐照交联的超高分子量聚乙烯纤维。但是，该超高分子量聚乙烯纤维产品存在纤维表面交联、表面氧化、化学结构不均一以及性能不佳等技术缺陷。

有鉴于此，有必要设计一种改进的高抗蠕变超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高抗蠕变超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种高抗蠕变超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，包括如下步骤：

S1，制备混合悬浮液：将超高分子量聚乙烯粉料、混合溶剂、抗氧化剂和敏化剂按预定比例混合，并搅拌8～20h，达到充分溶胀和均匀分散，得到均匀的混合悬浮液；

S2，纺丝萃取：将步骤S1得到的混合悬浮液置于双螺杆挤出机进行纺丝处理后，再经过冷却水浴槽获得初生冻胶丝；将所述初生冻胶丝经由萃取剂和抗氧化剂组成的混合萃取液萃取后再进行干燥处理，接着，经过多级热牵伸和多级烘箱获得纤维初产品；

S3，辐照交联：将所述纤维初产品进行预定剂量的辐照处理，最后在氮气条件下进行退火处理，获得高抗蠕变超高分子量聚乙烯纤维。

作为本发明的进一步改进，步骤S2中，所述混合萃取液中，所述抗氧化剂为叔丁基对苯二酚、二丁基羟基甲苯等；所述萃取剂为氟利昂、二甲苯、汽油、丙酮、三氯三氟乙烷等两种或多种混合液。

作为本发明的进一步改进，所述混合萃取液中，所述抗氧化剂和所述萃取剂的比例为1；99～1：20。