一种抗切割聚丙烯纤维及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种抗切割聚丙烯纤维及其制备方法，该方法包含：步骤1，按比例称取制备石墨烯改性硬质复合材料粉末的各原料，包括石墨烯、改性剂、硬质材料；步骤2，制备石墨烯改性硬质复合材料粉末；步骤3，将步骤2所得的复合材料粉末与聚丙烯粉末混合均匀，球磨分散；步骤4，将步骤3所得的混合物进行熔融共混，然后通过纺丝得到抗切割聚丙烯纤维。本发明专利技术还提供了通过该方法制备的抗切割聚丙烯纤维。本发明专利技术制备的纤维具有较高的断裂强度和耐切割性能，扩展了传统聚丙烯的应用范围，能够提高产品附加值，采用该抗切割聚丙烯纤维编织的手套，抗切割等级可以达到欧标4级以上。切割等级可以达到欧标4级以上。

【技术实现步骤摘要】
一种抗切割聚丙烯纤维及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种新型功能高分子材料
的抗切割的石墨烯聚丙烯复合纤维及其制备方法，具体地，涉及一种抗切割聚丙烯纤维及其制备方法。

技术介绍

[0002]石墨烯是从石墨中剥离出来的单层碳原子材料，由碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构，它是人类已知的厚度最薄、质地最坚硬、导电性最好的材料。石墨烯具有优异的力学、光学和电学性质，结构非常稳定，迄今为止研究者尚未发现石墨烯中有碳原子缺失的情况，碳原子之间的链接非常柔韧，比钻石还坚硬，强度比世界上最好的钢铁还要高上100倍，如果用石墨烯制成包装袋，它将能承受大约两吨重的物品，几乎完全透明，却极为致密，不透水、不透气，即使原子尺寸最小的氦气也无法通过，导电性能好，石墨烯中电子的运动速度达到了光速的1/300，导电性超过了任何传统的导电材料，化学性质类似石墨表面，可以吸附和脱附各种原子和分子，还有抵御强酸强碱的能力。石墨烯作为一种性能优异的新材料，其应用领域还有待进一步开发和拓展。
[0003]聚丙烯纤维是一种成本低，性能好，用途极为广泛的化学纤维，但传统聚丙烯纤维并不具备功能性，随着社会发展，传统聚丙烯已不能满足人们对功能性纺织品的需求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种抗切割的石墨烯聚丙烯复合纤维及其制备方法，制备的纤维具有优异抗切割性能，可以拓宽聚丙烯纤维的应用领域，采用该抗切割聚丙烯纤维编织的手套，抗切割等级可以达到欧标4级以上。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种抗切割聚丙烯纤维的制备方法，其中，所述的方法包含：步骤1，按比例称取制备石墨烯改性硬质复合材料粉末的各原料，包括石墨烯、改性剂、硬质材料；步骤2，制备石墨烯改性硬质复合材料粉末；步骤3，将步骤2所得的复合材料粉末与聚丙烯粉末混合均匀，球磨分散；步骤4，将步骤3所得的混合物进行熔融共混，然后通过纺丝得到抗切割聚丙烯纤维。
[0006]上述的抗切割聚丙烯纤维的制备方法，其中，所述的步骤1中，制备石墨烯改性硬质复合材料粉末的各原料，由石墨烯、改性剂、硬质材料按质量比1：(0.3
‑
0.8)：(1
‑
5)组成。
[0007]上述的抗切割聚丙烯纤维的制备方法，其中，所述的硬质材料为碳纤维、玻璃纤维、超高分子量聚乙烯纤维中的任意一种或多种；硬质材料的纤维直径为3～10μm，长径比为9～15。
[0008]上述的抗切割聚丙烯纤维的制备方法，其中，所述的改性剂为表面活性剂或硅烷偶联剂。
[0009]上述的抗切割聚丙烯纤维的制备方法，其中，所述的步骤2，将硬质材料的粉末与石墨烯和改性剂的粉末加入到去离子水中，混合均匀后石墨烯的质量浓度为0.1
‑
1％，将所得溶液超声分散2
‑
5h，再在15
‑
50℃温度条件下机械搅拌1
‑
3h，然后离心、洗涤、干燥，得到
石墨烯改性硬质复合材料粉末。
[0010]上述的抗切割聚丙烯纤维的制备方法，其中，所述的步骤3，将复合材料粉末与聚丙烯粉末混合均匀，按质量百分比为1
‑
5％加入到溶剂中，球磨分散1
‑
5h，然后将所得的混合物粉末干燥；溶剂为十氢化萘、山梨醇、石蜡油中的任意一种或多种。
[0011]上述的抗切割聚丙烯纤维的制备方法，其中，所述的复合材料粉末，在与聚丙烯粉末的混合物中的含量，按质量百分比计为1
‑
5％。
[0012]上述的抗切割聚丙烯纤维的制备方法，其中，所述的聚丙烯粉末，熔融指数为30
‑
40g/10min。
[0013]上述的抗切割聚丙烯纤维的制备方法，其中，所述的步骤4，将混合物加入双螺杆挤出机中，熔融共混后纺丝，进料速度为15
‑
30r/min，螺杆速度为30
‑
70r/min，加工温度为180
‑
243℃。
[0014]本专利技术还提供了通过上述的方法制备的抗切割聚丙烯纤维，其中，所述的抗切割聚丙烯纤维结晶度大于70％，断裂强度为3.1
‑
4.5cN/dtex，蠕变率小于4％。
[0015]本专利技术提供的抗切割聚丙烯纤维及其制备方法具有以下优点：
[0016]本专利技术制备的抗切割聚丙烯纤维石墨烯复合硬质材料可以有序的方向一致的排列在纤维体中，增强了纤维的切割性能。采用该抗切割聚丙烯纤维编织的手套，抗切割等级可以达到欧标4级以上。
[0017]本专利技术采用改性剂改性后的石墨烯不仅与硬材料具有优良的复合性能，而且较好的改善了其在熔融体系中的分散能力，减少了团聚现象。
[0018]本专利技术制备的抗切割聚丙烯纤维机械性能优良，具有较高的断裂强度和耐切割性能，在纤维横向和纵向上都具有优良的拉伸性能，拓展了聚丙烯纤维的应用范围。
具体实施方式
[0019]以下对本专利技术的具体实施方式作进一步地说明。
[0020]本专利技术提供的抗切割聚丙烯纤维的制备方法，其包含：步骤1，按比例称取制备石墨烯改性硬质复合材料粉末的各原料，包括石墨烯、改性剂、硬质材料；步骤2，制备石墨烯改性硬质复合材料粉末；步骤3，将步骤2所得的复合材料粉末与聚丙烯粉末混合均匀，球磨分散；步骤4，将步骤3所得的混合物进行熔融共混，然后通过纺丝得到抗切割聚丙烯纤维。
[0021]优选地，步骤1中，制备石墨烯改性硬质复合材料粉末的各原料，由石墨烯、改性剂、硬质材料按质量比1：(0.3
‑
0.8)：(1
‑
5)组成。
[0022]硬质材料为碳纤维、玻璃纤维、超高分子量聚乙烯纤维等中的任意一种或多种；硬质材料的纤维直径为3～10μm，长径比为9～15。
[0023]改性剂为表面活性剂或硅烷偶联剂。表面活性剂的具体成分或采用的产品型号可根据本领域技术人员所已知的适宜选择确定，例如：聚乙二醇、木质素磺酸钠、聚乙烯吡络烷酮、十二烷基磺酸钠等。
[0024]步骤2，将硬质材料的粉末与石墨烯和改性剂的粉末加入到去离子水中，混合均匀后石墨烯的质量浓度为0.1
‑
1％，将所得溶液超声分散2
‑
5h，再在15
‑
50℃温度条件下机械搅拌1
‑
3h，然后离心、洗涤、干燥，得到石墨烯改性硬质复合材料粉末。
[0025]步骤3，将复合材料粉末与聚丙烯粉末混合均匀，按质量百分比为1
‑
5％加入到溶
剂中，球磨分散1
‑
5h，然后去除溶剂，将所得的混合物粉末干燥；溶剂为十氢化萘、山梨醇、石蜡油中的任意一种或多种。
[0026]复合材料粉末在其与聚丙烯粉末的混合物中的含量，按质量百分比计为1
‑
5％。
[0027]聚丙烯粉末的熔融指数为30
‑
40g/10min。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗切割聚丙烯纤维的制备方法，其特征在于，所述的方法包含：步骤1，按比例称取制备石墨烯改性硬质复合材料粉末的各原料，包括石墨烯、改性剂、硬质材料；步骤2，制备石墨烯改性硬质复合材料粉末；步骤3，将步骤2所得的复合材料粉末与聚丙烯粉末混合均匀，球磨分散；步骤4，将步骤3所得的混合物进行熔融共混，然后通过纺丝得到抗切割聚丙烯纤维。2.如权利要求1所述的抗切割聚丙烯纤维的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中，制备石墨烯改性硬质复合材料粉末的各原料，由石墨烯、改性剂、硬质材料按质量比1：(0.3
‑
0.8)：(1
‑
5)组成。3.如权利要求2所述的抗切割聚丙烯纤维的制备方法，其特征在于，所述的硬质材料为碳纤维、玻璃纤维、超高分子量聚乙烯纤维中的任意一种或多种，硬质材料的纤维直径为3～10μm，长径比为9～15。4.如权利要求2所述的抗切割聚丙烯纤维的制备方法，其特征在于，所述的改性剂为表面活性剂或硅烷偶联剂。5.如权利要求1所述的抗切割聚丙烯纤维的制备方法，其特征在于，所述的步骤2，将硬质材料的粉末与石墨烯和改性剂的粉末加入到去离子水中，混合均匀后石墨烯的质量浓度为0.1
‑
1％，将所得溶液超声分散2
‑
5h，再在15
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50℃温度条件下机械搅拌1

【专利技术属性】
技术研发人员：张文辉，陈龙，马立国，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：