一种耐切割超高分子量聚乙烯纤维及其制备工艺的制作方法

文档序号:11811658阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种耐切割超高分子量聚乙烯复合纤维,其特征在于:由超高分子量聚乙烯和可膨胀有机硅酸盐黏土、改性石墨烯、抗氧剂构成,其中,

所述可膨胀硅酸盐黏土占复合纤维总质量的0.1%-10%,优选0.5%-5%,进一步优选3%;

所述改性石墨烯占复合纤维总质量的0.1%-5%,优选0.1%-0.5%,进一步优选0.4%。

2.根据权利要求1所述的耐切割超高分子量聚乙烯复合纤维,其特征在于:所述可膨胀有机硅酸盐黏土为有机膨润土、有机累托石或有机海泡石中的一种或多种组合物;优选的,所述可膨胀有机硅酸盐黏土的粒径为0.1-50um,优选0.2-5um。

3.根据权利要求1所述的耐切割超高分子量聚乙烯复合纤维,其特征在于:所述改性石墨烯是经过硅烷偶联剂、有机胺中的一种或多种组合物表面改性的石墨烯,

其中,所述硅烷偶联剂优选为十二烷基三氯硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、四甲基四乙烯环四硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、氨丙基三乙氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷、氨丙基-氨乙基三甲氧基硅烷、氨丙基-氨乙基三乙氧基硅烷或氨乙基氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷;所述有机胺优选为癸胺、十二胺、十六胺、十八胺、1,10-癸二胺或二硬脂胺;

进一步优选的,所述改性石墨烯为十二烷基三甲氧基硅烷表面改性的石墨烯。

4.根据权利要求3所述的耐切割超高分子量聚乙烯复合纤维,其特征在于:所述改性石墨烯按如下方法制备而成:

石墨烯分散在水和乙醇的混合溶液中,石墨烯与混合溶液质量比为1:(25-100),优选1:(50-100),水和乙醇的体积比为1:9;加入硅烷偶联剂,其添加量为石墨烯质量的2-5%,500-2000r/min高速搅拌1-3h,过滤;滤饼在80-120℃真空干燥2-4h后,气流粉碎。

5.根据权利要求1所述的耐切割超高分子量聚乙烯复合纤维,其特征在于:所述改性石墨烯的粒径为0.1-20um,优选0.5-5um。

6.根据权利要求1所述的耐切割超高分子量聚乙烯复合纤维,其特征在于:所述超高分子量聚乙烯的分子量为1×106g/mol-8×106g/mol,优选3×106g/mol-5×106g/mol。

7.根据权利要求1-6任一项所述的耐切割超高分子量聚乙烯复合纤维的制备工艺,其特征在于:按权利要求1-6任一项复合纤维中各组分的配比量,包括如下步骤:

1)制备可膨胀有机硅酸盐黏土溶液

按配比,将可膨胀有机硅酸盐黏土加入到有机溶剂中,乳化机高速剪切搅拌至黏土在溶剂中分散均匀,配制成质量浓度为0.5%-2%的黏土有机溶剂溶液,优选1%的质量浓度;

2)制备改性石墨烯溶液

按配比,将改性石墨烯添加到有机溶剂中,高速搅拌至改性石墨烯在溶剂中分散均匀,配制成质量浓度0.1%-0.5%的石墨烯有机溶剂溶液,优选0.2%的质量浓度;

3)液液初混

将步骤2)所得改性石墨烯溶液加入到步骤1)所得可膨胀有机硅酸盐黏土溶液中,高速搅拌使改性石墨烯和可膨胀有机硅酸盐黏土混合均匀;

4)制备UHMWPE/可膨胀有机硅酸盐黏土/石墨烯复合溶液

按配比,将超高分子量聚乙烯粉末和抗氧剂粉末加入到步骤3)所得混合液中,同时加入溶剂,使得超高分子量聚乙烯质量浓度为5%-8%,优选6%的质量浓度缓慢升温到240-280℃,高速搅拌至超高分子量聚乙烯粉末完全溶解,制得纺丝溶液;

5)冻胶纺丝

对充分溶解的UHMWPE/可膨胀有机硅酸盐黏土/石墨烯复合溶液采用冻胶纺丝法进行纺丝,纺丝温度为240-280℃,制备所得凝胶丝经过萃取、牵伸,得到本发明的复合纤维。

8.根据权利要求7所述的耐切割超高分子量聚乙烯纤维的制备工艺,其特征在于:各步中所用溶剂均为可溶解超高分子量聚乙烯的溶剂,优选石蜡油、矿物油、白油或煤油,最优选为白油。

9.根据权利要求7所述的耐切割超高分子量聚乙烯复合纤维的制备工艺,其特征在于:所述步骤1)中,搅拌的速度为1000-3500r/min,搅拌时间为1-3h;优选的,搅拌的速度为3000r/min,搅拌时间为2h;

和/或,所述步骤2)中,搅拌的速度为1000-3500r/min,搅拌时间为0.5-2h,优选的,搅拌的速度为3000r/min,搅拌时间为1h;

和/或,所述步骤3)中,高速搅拌的速度为1000-3000r/min,搅拌时间为0.5-2h;优选的,高速搅拌的速度为2000r/min,搅拌时间为1h;

和/或,所述步骤4)中,高速搅拌的速度为100-2000r/min;优选的,温度升至250℃,速搅拌的速度为300r/min。

10.根据权利要求7所述的耐切割超高分子量聚乙烯复合纤维的制备工艺,其特征在于:所述步骤5)中,所述纺丝温度为250℃,纺丝液浓度为5%-8%。

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