[发明专利]一种用于电线电缆的高强耐磨复合纤维及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于电线电缆的高强耐磨复合纤维及其制备方法，该方法包含：步骤1，按比例称取各原料；原料包含UHMWPE材料、石墨烯粉体、改性剂；步骤2，将UHMWPE材料研磨成粉体，然后将石墨烯粉体、改性剂与UHMWPE粉体混合，搅拌后进行熔融挤出；步骤3，通过纺丝工艺，得到初生丝；步骤4，进行纺丝凝固浴，最后通过烘干，得到高强耐磨复合丝，用于制作室内或室外的电线电缆包覆纱。本发明还提供了该方法制备的用于电线电缆的高强耐磨复合纤维。本发明提供的用于电线电缆的高强耐磨复合纤维及其制备方法，制备的纤维具有优异的强度、耐磨性以及抗紫外老化性能等，可应用于室内或室外电线电缆领域。

技术领域

本发明涉及一种用于电线电缆的新式复合纤维及其制备方法，具体地，涉及一种用于电线电缆的高强耐磨复合纤维及其制备方法。

背景技术

石墨烯是从石墨中剥离出来的单层碳原子材料，由碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构，它是人类已知的厚度最薄、质地最坚硬、导电性最好的材料。石墨烯具有优异的力学、光学和电学性质，结构非常稳定，迄今为止研究者尚未发现石墨烯中有碳原子缺失的情况，碳原子之间的链接非常柔韧，比钻石还坚硬，强度比世界上最好的钢铁还要高上100倍，如果用石墨烯制成包装袋，它将能承受大约两吨重的物品，几乎完全透明，却极为致密，不透水、不透气，即使原子尺寸最小的氦气也无法通过，导电性能好，石墨烯中电子的运动速度达到了光速的1/300，导电性超过了任何传统的导电材料，化学性质类似石墨表面，可以吸附和脱附各种原子和分子，还有抵御强酸强碱的能力。同时，石墨烯还具有抗紫外功能。

UHMWPE(Ultra-high molecular weight PE，超高分子量聚乙烯)纤维又称高强高模聚乙烯纤维，是目前世界上比强度和比模量最高的纤维，其分子量在100万～500万的聚乙烯所纺出的纤维。超高分子量聚乙烯纤维在1994年突破关键性生产技术以来，现已经在国内形成多个超高分子量聚乙烯纤维产业化生产基地。当前，国产UHMWPE纤维已经在全世界占用举足轻重的地位。基于UHMWPE纤维的特性，进一步开发扩展其应用范围，对于加速发展我国的超高分子量聚乙烯纤维的生产与应用具有重大意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于电线电缆的新式复合纤维及其制备方法，能够解决现有问题，该纤维具有优异的强度、耐磨性以及抗紫外老化性能等，可应用于室内室外电线电缆包覆线领域。

为了达到上述目的，本发明提供了一种用于电线电缆的高强耐磨复合纤维的制备方法，其中，所述的方法包含：步骤1，按比例称取各原料；原料包含UHMWPE材料、石墨烯粉体、改性剂；步骤2，将UHMWPE材料研磨成粉体，然后将石墨烯粉体、改性剂与UHMWPE粉体混合，搅拌后进行熔融挤出；步骤3，通过纺丝工艺，得到初生丝；步骤4，进行纺丝凝固浴，最后通过烘干，得到高强耐磨复合丝，用于制作室内或室外的电线电缆包覆纱。

上述的用于电线电缆的高强耐磨复合纤维的制备方法，其中，所述的步骤1的原料中，按质量百分比计包含UHMWPE材料84％～99％、石墨烯粉体0.1％～15％、改性剂0.1％～10％；采用的UHMWPE材料的分子量为300万～500万。

上述的用于电线电缆的高强耐磨复合纤维的制备方法，其中，所述的改性剂采用聚乙烯醇、聚乙烯吡络烷酮、硅烷偶联剂按质量比1：(1～2)：(3～5)均匀混合而得。

上述的用于电线电缆的高强耐磨复合纤维的制备方法，其中，所述的步骤2中，将UHMWPE材料在球磨机中研磨成粉体，粉体粒径为100-300目，然后将石墨烯粉体、改性剂与UHMWPE粉体混合，充分搅拌后放入双螺杆挤出机中，进行熔融挤出。

上述的用于电线电缆的高强耐磨复合纤维的制备方法，其中，所述的熔融挤出，螺杆温度参数设置为：一区115～135℃，二区170～190℃，三区180～190℃，四区190～205℃，五区200～210℃，六区205℃～220℃；螺杆挤出压力为5～8MPa，螺杆转速为100～300r/min，下料温度为60～85℃。