耐热抗静电超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种耐热抗静电超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法，该纤维包括超高分子量聚乙烯粉末、纳米导电颗粒、交联剂、固化剂、引发剂和抗氧剂，通过溶剂溶胀超高分子量聚乙烯粉末，形成孔隙，然后加入交联剂、固化剂、引发剂、抗氧剂、纳米导电颗粒和溶剂共同浸润的复合改性剂，均匀渗透到超高分子量聚乙烯粉末孔隙中，混合均匀后，通过螺杆挤出机挤出纺丝，去除溶剂后经过牵伸得到超高分子量聚乙烯复合纤维，最后经过辐照交联得到耐热抗静电超高分子量聚乙烯纤维，具有耐磨、耐热、抗静电、抗冲击、自润滑、耐腐蚀、耐低温、卫生无毒、不易粘附、不易吸水、密度较小等综合性能，适用性广，使用寿命长。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于纤维生产
，具体设及一种耐热抗静电超高分子量聚己締纤维 及其制备方法。
技术介绍
UHMW阳纤维(超高分子量聚己締纤维）是继碳纤维和芳绝纤维之后出现的第=代 高性能纤维，具有耐化学性和耐侯性、高能量吸收性、耐低温和电绝缘等多种优异性能，被 广泛的应用在军事、航天航海工程和高性能、轻质复合材料及运动器械等领域，用来生产诸 如绳索、网、医疗器械、织物、叠层、复合制品W及防弹制品。 纳米改性UHMWPE，国内外有学者作过一定的研究。Krasnor等制得UHMWPE/化复 合材料，铁粒子在高速摩擦过程中，发生化学反应，可起活性中屯、作用。复合材料具有低的 摩擦系数，并且稳定性好。有些学者推出了层状娃酸盐烙融插层改性UHMWPE，研究发现，层 状娃酸盐剥离分散在UHMWPE基体中，使材料的流动加工性能有所改善，但是该种改性方法 的对象是粘均分子量150万左右的UHMWPE，对于粘均分子量较高的UHMWPE，层状娃酸盐就 无法剥离分散在UHMWPE基体中。 纳米粒子改性UHMWPE,如果没有解决好纳米粒子与UHMWPE的相容和分散，纳米粒 子与UHMWPE的界面会有缝隙空穴或纳米粒子团聚在UHMWPE基体里，材料的力学性能尤其 是耐磨性和耐冲击性大幅度下降，失去了作为输送浆体、粉体介质的UHMWPE管材最为关键 的耐磨、耐压特性。所W，纳米材料表面处理及高效分散技术是其功能有效发挥的重要条 件。 由于UHMWPE本身烙体粘度极高，无法用常规的挤出设备加工成型管材，而纳米粒 子的加入，使得体系的烙体粘度进一步加大。纳米粒子在高烙体粘度的基体中的分散及微 结构控制技术是实现高性能UHMWPE复合材料工业化生产和应用的关键。 中国专利CN031153003公开了一种同时提高高强聚己締纤维耐热、抗蠕变和粘接 性的方法。该方法中，将已制好的超高分子量聚己締纤维用丙酬洗漆表面杂质后，在光敏 剂二苯甲酬和交联剂丙締酸醋的有机溶剂中进行浸泡，取出后再通过紫外光照进行交联聚 合。该方法属于纤维的交联改性范畴，在一定程度上提高了纤维的耐热性、抗蠕变性和粘接 性。但是，交联聚合的过程比较复杂，工业化生产过程中的控制比较困难，另一方面，由于聚 己締高度结晶，光敏剂和交联剂主要集中在纤维表面，很难进入纤维内部，因此无法从根本 上改善纤维的耐热性和抗蠕变性能。 专利CN101538793A公开了提高超高分子量聚己締纤维抗蠕变性能的方法。首先 对超高分子量聚己締纤维通过溶有光敏剂的超临界二氧化碳辅助渗透预处理后，再经紫外 光福照使超高分子量聚己締纤维内部分子链间发生交联，从而提高它的抗蠕变性能。使用 超临界二氧化碳辅助渗透预处理的目的是提高小分子在纤维中的渗透深度，而紫外福照技 术的目的是使小分子在纤维内部发生交联。该方法的处理工艺条件为：超临界二氧化碳流 体处理温度为80°C~120 °C，处理压力为9~15MPa,循环时间为30~90min;光敏剂添加量为 纤维质量的10~30,紫外福照时间为2~16min。经过改性后超高分子量聚己締纤维的抗蠕变 性能有所提高，由于超临界二氧化碳流体处理条件苛刻，难W工业化生产。 USP5578374和USP5958582公开了一种采用再次拉伸提高UHMWPE纤维耐热性和 抗蠕变性能的方法，在135°C~160°C下对UHMWPE成品纤维进行多次拉伸或先对纤维进行热 处理再进行多次拉伸，可有效提高UHMWPE纤维的耐热性和抗蠕变性。但此法不能同时改善 UHMW阳纤维的表面粘结性能，并且采用二次或=次拉伸时，拉伸温度较高，拉伸速度很低， 从而导致纤维成本大幅度提高。 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。此法先将一定比例的UHMWPE粉末、自由基引发剂、硅烷类化合物和稀释剂在螺杆中烙 融混合，进行增塑烙融纺丝，在纺丝阶段由热引发完成UHMW阳的硅烷化接枝反应，将纺得 纤维在萃取剂和交联剂的介质中进行热拉伸，然后再置于沸水中完成交联反应。此法所得 纤维平衡烙点大大提高，并且纤维抗蠕变性和表面粘结性能也得到改善。但此法由于在 UHMWPE纺丝原液内加入大量引发剂和接枝化合物并在接枝反应完成后再进行拉伸，从而使 纤维拉伸倍数较低，最后所得纤维的力学性能较差。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术公开了耐热抗静电超高分子量聚己締纤维及其制备方 法，生产出的纤维具有耐磨、耐热、抗静电、抗冲击、自润滑、耐腐蚀、耐低温、卫生无毒、不易 粘附、不易吸水、密度较小等综合性能。 为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下： 耐热抗静电超高分子量聚己締纤维，该纤维包括超高分子量聚己締粉末、纳米导电颗 粒、交联剂、固化剂、引发剂和抗氧剂。 耐热抗静电超高分子量聚己締纤维的制备方法，通过溶剂溶胀超高分子量聚己締 粉末，形成孔隙，然后加入交联剂、固化剂、引发剂、抗氧剂、纳米导电颗粒和溶剂共同浸润 的复合改性剂，均匀渗透到超高分子量聚己締粉末孔隙中，混合均匀后，通过螺杆挤出机挤 出纺丝，去除溶剂后经过牵伸得到超高分子量聚己締复合纤维，最后经过福照交联得到耐 热抗静电超高分子量聚己締纤维。 本专利技术通过物理交联与化学交联相结合的方式，在超高分子量聚己締基体中加入 两维结构材料纳米导电颗粒，起到加强筋的作用，好比钢筋混凝±结构中的"钢筋"；同时， 还在基体中添加了交联剂和固化剂，通过化学交联，形成一种交联网状结构，将超高分子量 聚己締基体与纳米导电颗粒紧密地连接起来，形成一种耐热抗静电的稳定结构。 所述的耐热抗静电超高分子量聚己締纤维及其制备方法，其特征在于，所述的超 高分子量聚己締粉末粘均分子量为100万~700万，优选为200万~500万。 所述的耐热抗静电超高分子量聚己締纤维及其制备方法，其特征在于，所述的溶 剂为四氨蒙、十氨蒙、正庚烧、正己烧、环己烧、石蜡油、植物油、动物油、煤油、二甲苯一种或 几种的混合物，溶剂与超高分子量聚己締粉末的重量比为1:1至20:1。 所述的耐热抗静电超高分子量聚己締纤维及其制备方法，其特征在于，所述的交 联剂为酸酢、二胺、二元醇、二元酸、多元醇、多元酸或者多元胺类、丙締酷胺类、丙締酸醋 类、异氯酸醋类、异氯酸脈类化合物中的一种或者几种，用量为超高分子量聚己締粉末重量 的 0%~5〇/〇。 所述的耐热抗静电超高分子量聚己締纤维及其制备方法，其特征在于，所述的固 化剂为酸酢、二胺、二元醇、二元酸、多元醇、多元酸或者多元胺类化合物中的一种或者几 种，用量为超高分子量聚己締粉末重量的09(^5%。 所述的耐热抗静电超高分子量聚己締纤维及其制备方法，其特征在于，所述的引 发剂为过氧化类引发剂、偶氮类引发剂或者光敏引发剂，优选为过氧化环己酬、过氧化二苯 甲酯、过氧化二异丙苯、叔了基异丙苯基氧化物、1,3-1, 4-二（叔了基过氧异丙基）苯、叔 了基过氧化氨、偶氮二异了膳、偶氮二异庚膳、二苯甲酬及其衍生物中的一种或者几种，用 量为超高分子量聚己締粉末重量的〇%~3%。 所述的耐热抗静电超高分子量聚己締纤维及其制备方法，其特征在于，所述的纳 米导电颗粒为金属、非金属、氧化物半导体，其用量为超高分子量聚己締粉末重量的〇~3%。 所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
耐热抗静电超高分子量聚乙烯纤维，其特征在于：该纤维包括超高分子量聚乙烯粉末、纳米导电颗粒、交联剂、固化剂、引发剂和抗氧剂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭子贤，王新鹏，张竹标，项朝阳，何勇，
申请(专利权)人：江苏神鹤科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32