[发明专利]一种超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法

说明书

本发明涉及一种超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法，其包含超高分子量聚乙烯基质和分散于其中的氮化硼微米级短纤维，所述氮化硼微米级短纤维的含量为0.25～20wt％。相比较于现有的填充其他无机高度硬度增强材料的聚乙烯纤维，本发明的超高分子量聚乙烯纤维具有高抗切割性、易染色性，且由于氮化硼有类似石墨烯的润滑性，对纤维成型设备无损伤。本发明还涉及该超高分子量聚乙烯纤维的制备方法和由其编织的防切割手套或防切割服。经测试证明，由所述超高分子量聚乙烯纤维编织的手套，手感柔软、无扎刺感、佩戴舒适，经EN388‑2003测试，抗切割等级为4‑5级。

技术领域

本发明涉及人造纤维技术领域，尤其是一种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是目前已经工业化纤维材料中比强度最高的纤维，具有优异的高强、高模、耐磨、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。随着军民融合的不断深入，超高分子量聚乙烯纤维在民用市场的应用逐渐增大，其中以防切割手套为主的民用市场逐渐占据主导地位。目前，常用的400D超高分子量聚乙烯纤维制成的防护手套，其切割等级最高为EN388-2003标准3级，且非常不稳定，越来越不适应实际工作环境中对割伤危害防护的需求。

为提高手套的防切割等级，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，达到提超高防切割等级的目的。这种方法虽然可以提高手套的防切割性能，但是由于钢丝比较硬(硬度大不易佩戴且舒适性差)，而玻璃纤维比较脆易断裂外露、手套手感差、佩戴舒适度低，且玻璃纤维毛刺容易对手部造成瘙痒、扎伤、戳划等二次伤害，无法实现防护性能与舒适性能的兼容。

另外，目前业内有人提出通过将无机高硬度材料加入到高分子聚乙烯粉料中混炼制成高分子量聚乙烯初生纤维，以增强超高分子量聚乙烯纤维的防切割性能。该方法虽然可在一定程度上提高超高分子量聚乙烯纤维的防切割性能，但仍然存在一些问题、第一、该些无机高硬度材料硬度较大，对设备的磨损严重，需频繁更换设备易耗组件，既增加了成本又降低了效率；第二、增强材料柔韧度低、易在反复使用过程中刺破超高分子量聚乙烯纤维基质，纤维受到损伤且高强防切割性能失效；第三、防切割性能有待进一步提升；第四、虽然目前也有提出使用柔韧度好的碳纤维作为增强材料，但碳纤维的本色为黑色，使制备的高分子聚乙烯纤维可染色性较差。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，发明人希望提供一种超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法，以克服现有技术存在的问题。所述超高分子量聚乙烯纤维能编织成防切割手套或防切割防护服等，实现高强防护性能和较好的佩戴舒适性，并具有零号的易染色性、同时还能避免对生产设备造成磨损和损伤，节省生产成本，延长防切割手套或防切割防护服的性能时效性。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

本申请的一个方面，提供一种超高分子量聚乙烯纤维，其包含超高分子量聚乙烯基质和分散于基质中的氮化硼微米级短纤维，所述氮化硼微米级短纤维的含量为0.25～20wt％

典型但非限制的，所述氮化硼微米级短纤维在所述含超高分子量聚乙烯基质中的含量为0.25wt％、0.5wt％、1wt％、1.2wt％、1.5wt％、2.0wt％、2.5wt％、3.0wt％、3.5wt％、4.0wt％、4.5wt％、5.0wt％、5.5wt％、6.0wt％、6.5wt％、7.0wt％、7.5wt％、8.0wt％、8.5wt％、9.0wt％、9.5wt％、10.0wt％、12wt％、14wt％、16wt％、18wt％或20wt％。经测试发现：一般来说,氮化硼微米级短纤维含在7％以上时，切割等级在5级以上；其中，8-11％的抗切割性能效果非常好，4-5.5％在防切割4级。但氮化硼微米级短纤维含量越高生产难度越大，制得的聚乙烯纤维丝可纺性越差，因此氮化硼微米级短纤维的优选含量为5～12wt％。