【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高分子材料，尤其涉及一种高强度超高分子量聚乙烯熔体纺丝纤维及其制备方法。
技术介绍
1、超高分子量聚乙烯纤维(uhmwpe纤维)是一种性能卓越的高分子纤维材料，因其极高的分子量(通常在300万到600万g/mol之间)而具备一系列优异的特性。uhmwpe纤维具有极高的抗拉强度，通常在2.4-4.8gpa之间，其比强度远超钢材和许多传统纤维材料，同时密度极低，约为0.93-0.97g/cm3，使其在需要轻质材料的应用中极具竞争力。此外，uhmwpe纤维还具备出色的耐磨性，是所有商业化纤维中耐磨性能最好的材料之一。它对大多数化学品、酸碱和有机溶剂具有优异的耐受能力，并能在极低温环境中保持高强度和韧性，特别适用于低温条件下的应用场景。uhmwpe纤维的低吸水率使其在潮湿环境中仍能保持稳定性能，其抗紫外线性能也相对较好，不易因光照降解。由于其分子结构和极低的表面能，uhmwpe纤维难以通过传统染色方法染色，通常需要采用特殊的表面处理工艺。uhmwpe纤维广泛应用于防弹衣、防弹头盔、装甲、海洋和航空航天领域的高强度绳索和缆索，复合材料增强材料，防切割手套和防护服等。此外，该纤维还被用于高性能运动器材中，如滑雪板和钓鱼线等，以提升产品的性能和耐用性。由于其轻质高强度、优异的耐磨性、耐化学性和耐低温性，uhmwpe纤维在需要高性能材料的工业、军事和体育等领域具有极大的应用前景。
2、目前，高性能纤维和膜材料普遍采用熔融纺丝法和凝胶纺丝法制备。熔融纺丝法是将聚合物加热至其熔点以上，使其熔融成流体状态，然后通过喷丝板挤出
3、因此，现有技术目前无法直接利用熔融纺丝法进行uhmwpe纤维的制备。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种高强度超高分子量聚乙烯熔体纺丝纤维及其制备方法，本专利技术提供的制备方法利用改性酸化多壁碳纳米管、改性蒙脱土之间的协同作用，使得超高分子量聚乙烯大分子链在成型过程中产生取向和伸展等效应，进而大幅度地减少分子缠结，最终提高纤维的抗拉强度，得到了一种高强度超高分子量聚乙烯熔体纺丝纤维。
2、本专利技术提供了一种高强度超高分子量聚乙烯熔体纺丝纤维的制备方法，包括以下步骤：
3、s1、将多壁碳纳米管加入盐酸溶液中搅拌均匀，加入γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷后升温，搅拌反应后，得到改性酸化多壁碳纳米管；
4、s2、将钠基蒙脱土均匀分散在去离子水中，调整ph为6～7，加入十八烷基三甲基氯化铵搅拌反应，反应完成后过滤，干燥，球磨，得到改性蒙脱土；
5、s3、将超高分子量聚乙烯、高密度聚乙烯、所述步骤s1得到的改性酸化多壁碳纳米管、所述步骤s2得到的改性蒙脱土、抗氧剂混合均匀后投入双螺杆挤出机中，熔融纺丝，水浴冷却，得到高强度超高分子量聚乙烯熔体纺丝纤维。
6、进一步地，所述s1中，盐酸溶液的浓度为30％～40％，所述多壁碳纳米管与所述盐酸溶液的质量比为1:(2～3)。
7、进一步地，所述s1中，多壁碳纳米管与γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的质量比为1:(0.5～1)。
8、进一步地，所述s1中，反应温度为25℃～35℃，反应时间为1～3h。
9、进一步地，所述s2中，所述钠基蒙脱土与十八烷基三甲基氯化铵的质量比为1:(0.2～0.4)。优选的，所述s2中，所述钠基蒙脱土与十八烷基三甲基氯化铵的质量比为1:0.3。
10、进一步地，所述s2中，反应温度为室温，反应时间为0.5～1h。
11、进一步地，所述s2中，干燥温度为60℃～80℃，干燥时间为12～24h。
12、进一步地，所述改性蒙脱土的粒径≤50μm。
13、进一步地，所述s3中，超高分子量聚乙烯的粘均分子量为100～240万，高密度聚乙烯的粘均分子量为20～50万。
14、进一步地，所述s3中，超高分子量聚乙烯、高密度聚乙烯的质量比为1:(0.2～0.8)。优选的，所述s3中，超高分子量聚乙烯、高密度聚乙烯的质量比为1:0.5。
15、进一步地，所述s3中，改性酸化多壁碳纳米管的添加量为超高分子量聚乙烯的1.5％～5％，改性蒙脱土的添加量为超高分子量聚乙烯的1.5％～5％，抗氧剂的添加量为超高分子量聚乙烯的0.5％～2％。优选的，所述s3中，改性酸化多壁碳纳米管的添加量为超高分子量聚乙烯的3.5％，改性蒙脱土的添加量为超高分子量聚乙烯的2.5％，抗氧剂的添加量为超高分子量聚乙烯的1.25％。
16、本专利技术还提供了一种根据上述方法制备而成的高强度超高分子量聚乙烯熔体纺丝纤维。
17、与现有技术相比，本专利技术的有益技术效果：
18、本专利技术通过改性酸化多壁碳纳米管和改性蒙脱土的协同作用，显著减少了超高分子量聚乙烯大分子链的缠结现象，增强了分子链的取向和拉伸效应，从而有效提高了纤维的抗拉强度。
19、本专利技术通过对碳纳米管、蒙脱土的改性反应条件和配比的合理优化，确保了改性材料与超高分子量聚乙烯基体的均匀分散和充分结合，提升了纤维的整体性能。
20、本专利技术提供的制备方法操作相对简便，且可以通过调整各组分的比例、反应温度和时间来灵活调控纤维的最终性能，具有良好的可控性和适应性，适合工业化生产，具有良好的工业应用前景。
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1.一种高强度超高分子量聚乙烯熔体纺丝纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述S1中，多壁碳纳米管与γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的质量比为1:(0.5～1)。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述S1中，反应温度为25℃～35℃，反应时间为1～3h。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述S2中，所述钠基蒙脱土与十八烷基三甲基氯化铵的质量比为1:(0.2～0.4)。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述S2中，所述钠基蒙脱土与十八烷基三甲基氯化铵的质量比为1:0.3。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述改性蒙脱土的粒径≤50μm。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述S3中，超高分子量聚乙烯、高密度聚乙烯的质量比为1:(0.2～0.8)。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述S3中，超高分子量聚乙烯、高密度聚乙烯的质量比为1:0.5。
9.根
10.一种高强度超高分子量聚乙烯熔体纺丝纤维，其特征在于，由权利要求1～9任一项所述方法制备而成。
...【技术特征摘要】
1.一种高强度超高分子量聚乙烯熔体纺丝纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述s1中，多壁碳纳米管与γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的质量比为1:(0.5～1)。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述s1中，反应温度为25℃～35℃，反应时间为1～3h。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述s2中，所述钠基蒙脱土与十八烷基三甲基氯化铵的质量比为1:(0.2～0.4)。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述s2中，所述钠基蒙脱土与十八烷基三甲基氯化铵的质量比为1:0.3。
6.根据权利要求1所述的制备...
【专利技术属性】
技术研发人员：卿凯榕，王增喜，文水平，曹静雯，杨玉丽，陈玉莹，刘建清，
申请(专利权)人：广东职业技术学院，
类型：发明
国别省市：
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