一种耐切割超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种耐切割超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法和应用，所述耐切割超高分子量聚乙烯纤维包括：超高分子量聚乙烯纤维；分散在所述超高分子量聚乙烯纤维中的硬质纤维和溶剂油；所述超高分子量聚乙烯纤维、硬质纤维和溶剂油的质量比为100：(3～6)：(0.3～2)。与现有技术相比，本发明专利技术提供的耐切割超高分子量聚乙烯纤维在满足耐切割性能EN388五级标准的基础上，通过溶剂油对硬质纤维的浸润作用，使硬质纤维与超高分子量聚乙烯更好的相容，同时，溶剂油的加入有利于硬质纤维在超高分子量聚乙烯中的均匀分布，使成品纤维具有较高的断裂伸长率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及超高分子量聚乙烯纤维
，更具体地说，是涉及一种耐切割超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法和应用。
技术介绍
超高分子量聚乙烯纤维，又称高强高模聚乙烯纤维，是指由相对分子量在100万以上的聚乙烯所纺出来的纤维。由于超高分子量聚乙烯纤维具有质量轻、耐冲击、介电性能高等优点，被广泛用于航空航天领域、海域防御领域、武器装备领域和日常工业领域。在日常工业领域，超高分子量聚乙烯纤维最常被用于制备具有耐切割功能的产品，例如，耐切割手套、耐切割帐篷、耐切割绳索等。但是，仅由聚乙烯粉末制备的超高分子量聚乙烯纤维的耐切割性能有限，由其制成的工业手套的耐切割性能仅能达到工业手套防护欧洲标准EN388标准的三级要求；而通过向其中添加玻璃纤维，可以使耐切割性能达到EN388标准的五级要求，但由于玻璃纤维的柔韧性及舒适性较差，实际应用并不理想。因此，在实际应用上更多的指向开发一种能达到EN388五级要求的、同时又柔软舒适的超高分子量聚乙烯纤维，用于制备工业手套等产品。目前，人们通过改进超高分子量聚乙烯纤维的配料、纺丝工艺等多方面提高成品纤维的耐切割性能。专利文献US5976998公开了一种填充抗切纤维，该纤维由成纤聚合物和莫氏硬度值大于3的硬质填料制成。但是，由于使用的硬质填料的颗粒度小、用量少，硬质填料在超高分子量聚乙烯纤维中很难成网状分布，因此该方法获得的超高分子量聚乙烯纤维的耐切割性并未得到有效的改善。专利文献WO2008046476公开了一种耐切割纱线，其包含丝线和/或定长纤维，所述的丝线和/或定长纤维包含用于提高纱线的耐切割性的硬质组分，其中所述硬质组分是平均直径最大为25μm的多根硬质纤维。虽然该方法获得的超高分子量聚乙烯纤维的耐切割性得到有效地提高，但是，由于硬质组分具有较小的粒径及较大的比表面积，硬质组分本身就易发生团聚，而且由于纺丝液具有粘度，当硬质组分与纺丝液进行混合时很难分散均匀，导致成品纤维的断裂伸长率较低。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种耐切割超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法和应用，本专利技术提供的耐切割超高分子量聚乙烯纤维的断裂伸长率高。本专利技术提供了一种耐切割超高分子量聚乙烯纤维，包括：超高分子量聚乙烯纤维；分散在所述超高分子量聚乙烯纤维中的硬质纤维和溶剂油；所述超高分子量聚乙烯纤维、硬质纤维和溶剂油的质量比为100：(3～6)：(0.3～2)。优选的，所述超高分子量聚乙烯纤维的重均分子量为3.0×106～5×106，分子量分布≤9.0。优选的，所述硬质纤维包括陶瓷纤维、碳纤维和碳化硅晶须中的一种或多种。优选的，所述硬质纤维的平均直径大于0小于等于9μm，长径比大于0小于等于30。优选的，所述溶剂油由70％～95％的含25～50个碳原子的环烷烃和5％～30％的含25～50个碳原子的链烃组成。本专利技术还提供了一种上述技术方案所述的耐切割超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，包括以下步骤：a)将硬质纤维和溶剂油混合，得到混合液A；b)将所述混合液A与超高分子量聚乙烯溶解液混合，得到纺丝原液；c)将所述纺丝原液依次进行纺制、预牵伸、萃取、干燥、筛选和正牵伸，得到耐切割超高分子量聚乙烯纤维。优选的，步骤a)中所述硬质纤维、溶剂油和溶剂油的质量比为(3～6)：(10～24)。优选的，步骤b)中所述超高分子量聚乙烯溶解液包括：超高分子量聚乙烯100重量份；溶剂油800重量份～2800重量份。优选的，步骤c)中所述纺制的过程具体为：将所述纺丝原液依次进行过滤、喷丝和冷却，得到冻胶丝。本专利技术还提供了一种上述技术方案所述的耐切割超高分子量聚乙烯纤维作为耐切割材料的应用。本专利技术提供了一种耐切割超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法和应用，所述耐切割超高分子量聚乙烯纤维包括：超高分子量聚乙烯纤维；分散在所述超高分子量聚乙烯纤维中的硬质纤维和溶剂油；所述超高分子量聚乙烯纤维、硬质纤维和溶剂油的质量比为100：(3～6)：(0.3～2)。与现有技术相比，本专利技术提供的耐切割超高分子量聚乙烯纤维在满足耐切割性能EN388五级标准的基础上，通过溶剂油对硬质纤维的浸润作用，使硬质纤维与超高分子量聚乙烯更好的相容，同时，溶剂油的加入有利于硬质纤维在超高分子量聚乙烯中的均匀分布，使成品纤维具有较高的断裂伸长率。实验结果表明，本专利技术提供的耐切割超高分子量聚乙烯纤维的断裂伸长率为4％～5％。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种耐切割超高分子量聚乙烯纤维，包括：超高分子量聚乙烯纤维；分散在所述超高分子量聚乙烯纤维中的硬质纤维和溶剂油；所述超高分子量聚乙烯纤维、硬质纤维和溶剂油的质量比为100：(3～6)：(0.3～2)。在本专利技术中，所述超高分子量聚乙烯纤维的重均分子量优选为3.0×106～5×106，更优选为3.5×106～4.5×106；所述超高分子量聚乙烯纤维的分子量分布优选≤9.0，更优选为5.0。在本专利技术中，所述超高分子量聚乙烯纤维为所述耐切割超高分子量聚乙烯纤维的基体，具有较高的结构规整性和致密度，从而使产品整体具有高强高模量的力学性能。在本专利技术中，所述硬质纤维优选包括陶瓷纤维、碳纤维和碳化硅晶须中的一种或多种，更优选为陶瓷纤维、碳纤维和碳化硅晶须的混合物。在本专利技术中，所述硬质纤维为所述耐切割超高分子量聚乙烯纤维的增强材料，能够有效改善成品纤维的强度，提高产品耐切割性能；本专利技术对所述硬质纤维的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的上述陶瓷纤维、碳纤维和碳化硅晶须的市售商品即可。在本专利技术中，所述陶瓷纤维、碳纤维和碳化硅晶须的混合物中陶瓷纤维、碳纤维和碳化硅晶须的质量比优选为1：(7～8.8)：(0.2～1)，更优选为1：(7.3～8.4)：(0.25～0.8)，最优选为1：(7.5～8)：(0.3～0.5)。在本专利技术中，所述硬质纤维的平均直径优选大于0小于等于9μm，更优选大于0小于等于7μm；所述硬质纤维的长径比优选大于0小于等于30，更优选大于0小于等于20。在本专利技术中，所述溶剂油优选由70％～95％的含25～50个碳原子的环烷烃和5％～30％的含25～50个碳原子的链烃组成，更优选为由85％～90％的含25～50个碳原子的环烷烃和10％～15％的含25～50个碳原子的链烃组成，最优选为白油。在本专利技术中，所述溶剂油的运动粘度优选为61.2mm2/s～74.8mm2/s；本专利技术对所述溶剂油的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的5#白油、7#白油、10#白油、15#白油、22#白油、26#白油、32#白油、46#白油、68#白油、70#白油、100#白油和150#白油的市售商品即可。在本专利技术中，所述溶剂油对硬质纤维起到增强浸润的作用，使硬质纤维更好的与超高分子量聚乙烯进行粘合，同时，溶剂油的加入有利于硬质纤维在超高分子量聚乙烯中的均匀分布，使成品纤维具有较高的断裂伸长率。在本专利技术中，所述超高分子量聚乙烯纤维、硬质纤维和溶剂油的质量比为100：(3～本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐切割超高分子量聚乙烯纤维，其特征在于，包括：超高分子量聚乙烯纤维；分散在所述超高分子量聚乙烯纤维中的硬质纤维和溶剂油；所述超高分子量聚乙烯纤维、硬质纤维和溶剂油的质量比为100：(3～6)：(0.3～2)。

【技术特征摘要】
1.一种耐切割超高分子量聚乙烯纤维，其特征在于，包括：超高分子量聚乙烯纤维；分散在所述超高分子量聚乙烯纤维中的硬质纤维和溶剂油；所述超高分子量聚乙烯纤维、硬质纤维和溶剂油的质量比为100：(3～6)：(0.3～2)。2.根据权利要求1所述的耐切割超高分子量聚乙烯纤维，其特征在于，所述超高分子量聚乙烯纤维的重均分子量为3.0×106～5×106，分子量分布≤9.0。3.根据权利要求1所述的耐切割超高分子量聚乙烯纤维，其特征在于，所述硬质纤维包括陶瓷纤维、碳纤维和碳化硅晶须中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的耐切割超高分子量聚乙烯纤维，其特征在于，所述硬质纤维的平均直径大于0小于等于9μm，长径比大于0小于等于30。5.根据权利要求1所述的耐切割超高分子量聚乙烯纤维，其特征在于，所述溶剂油由70％～95％的含25～50个碳原子的环烷烃和5％～30％的含25～50个碳原子的链烃...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺鹏，黄兴良，杨媛媛，林凤崎，
申请(专利权)人：北京同益中特种纤维技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11