[发明专利]高抗蠕变自交联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自交联超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法。该制备方法包括如下步骤：S1，将接枝单体、引发剂、抗氧化剂加入到溶剂中，制备得到接枝单体溶液；S2，将UHMWPE粉末与混合溶剂混合后，得到UHMWPE溶液；S3，将接枝单体溶液与UHMWPE溶液混合，搅拌至充分溶胀和均匀分散，得到纺丝溶液；S4，将纺丝溶液进行熔融纺丝，再经过冷却水浴槽获得初生冻胶丝；将初生冻胶丝经萃取液去除溶剂油、干燥处理；然后，预设热牵伸温度，进行多级热牵伸处理的同时实现接枝单体在热牵伸过程发生自交联，获得高抗蠕变自交联超高分子量聚乙烯纤维。该制备方法简化了生产工艺，不会影响正常的纺丝工艺，有效解决了常规在线交联纺丝难和后期改性效果不佳的难题。

技术领域

本发明涉及超高分子量聚乙烯材料制备技术领域，尤其涉及一种高抗蠕变自交联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。但此种方法增加了UHMWPE纺丝过程熔体粘度，进一步增加了纺丝工艺的技术难度。

公开号为CN109234850A的发明专利提供了一种交联改性超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法。将含VPOSS的超高分子量聚乙烯纤维原丝进行多级热牵伸处理，并在最后一级热牵伸处理时引发交联制得交联改性超高分子量聚乙烯纤维。但是，该方法存在制备工艺难度大，效果一般，因用到电子辐照而推广难度大等技术缺陷。

美国专利USP4870136公开了一种提高UHMWPE纤维耐热性、抗蠕变性和表面粘结性能的方法。利用UHMWPE粉末、自由基引发剂、硅烷类化合物和稀释剂进行增塑熔融纺丝，在纺丝阶段完成硅烷化接枝，将纤维在萃取剂和交联剂中进行热拉伸，最后在沸水中进行交联的方法。但是，该方法存在熔融纺丝过程易造成引发剂和硅烷类化合物提前发生交联反应且不易控制，增加纺丝工艺难度的技术缺陷。

有鉴于此，有必要设计一种改进的高抗蠕变自交联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自交联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自交联超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，包括如下步骤：

S1，配制接枝单体溶液：按预定比例，将接枝单体、引发剂、抗氧化剂加入到溶剂中，制备得到接枝单体溶液；

S2，配制UHMWPE溶液：将UHMWPE粉末与混合溶剂混合后，得到UHMWPE溶液；

S3，配制纺丝溶液：按预定比例，将接枝单体溶液与UHMWPE溶液混合，搅拌至充分溶胀和均匀分散，得到纺丝溶液；