[发明专利]一种耐切割超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法和应用

说明书

本发明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；所述超高分子量聚乙烯纤维和硬质纤维的质量比为100：(2～8)。与现有技术相比，本发明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，通过控制硬质纤维含量，改善制备过程中的纺丝原液的拉伸粘度，从而进一步改善成品纤维的力学性能，得到的成品纤维具有较高的强度，同时断裂伸长率高且断头数低。实验结果表明，本发明提供的耐切割超高分子量聚乙烯纤维的强度能够达到26.9cN/dtex，断裂伸长率能够达到5％，断头数小于等于1个/万米。

技术领域

本发明涉及超高分子量聚乙烯纤维技术领域，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。

背景技术

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，由于成品纤维的性能不仅受硬质纤维长短及长度分布的影响，还受到硬质纤维含量的影响。在成品纤维的制备过程中，硬质纤维不溶于超高分子量聚乙烯溶解液，虽然增加硬质纤维的含量能够保证成品纤维满足强度要求，但是，较高含量的硬质纤维会影响成品纤维制备过程中纺丝原液的拉伸粘度，从而进一步影响成品纤维的力学性能，具体表现为成品纤维的断裂伸长率低且断头数高。

发明内容

有鉴于此，本发明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，本发明提供的耐切割超高分子量聚乙烯纤维在具有较高强度的基础上，断裂伸长率高且断头数低。

本发明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；

所述超高分子量聚乙烯纤维和硬质纤维的质量比为100：(2～8)。

优选的，所述超高分子量聚乙烯纤维和硬质纤维的质量比为100：(4～6)。

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。