[发明专利]一种含有改性纳米竹炭粉的超高分子量聚乙烯纤维及制备方法

权利要求书

1.一种含有改性纳米竹炭粉的超高分子量聚乙烯纤维，其特征在于：所述纤维由竹炭粉和二氧化钛混合改性后与超高分子量聚乙烯、工业白油共混熔融挤出再湿法纺丝而成；其中，所述超高分子量聚乙烯的粘均分子量为1×10⁶ ~ 5×10⁶，所述工业白油为C₁₆~C₃₁的正异构烷烃混合溶液，所述竹炭粉粒径在0.5μm以下，所述竹炭粉和二氧化钛是经溶胶-凝胶法制成。

2.如权利要求1所述的一种含有改性纳米竹炭粉的超高分子量聚乙烯纤维，其特征在于：所述竹炭粉和二氧化钛的含量为纤维质量的0.001~5%，所述二氧化钛是以锐钛矿型附着在竹炭粉上。

3.如权利要求1所述的一种含有改性纳米竹炭粉的超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，其特征在于：所述制备方法按以下步骤进行：

步骤一：制备改性混合溶液：

在22~50℃条件下，将竹炭粉和二氧化钛光催化改性材料研磨后与C₁₆~C₃₁的正异构烷烃在超声条件下用乳化机乳化混合制备成改性纳米竹炭悬浮液，添加比例为C₁₆~C₃₁的正异构烷烃混合溶液的2~5%。

4.乳化釜内的温度稳定在30℃~60℃中间；

步骤二：制备溶胀悬浮液：

将超高分子量聚乙烯粉末添加到C₁₆~C₃₁的正异构烷烃混合溶液中，并在搅拌釜里添加乳化剂和抗氧化剂，开启搅拌，升温至90℃~120℃保温并一直搅拌；

步骤三：溶胀悬浮液与改性混合液共混：

将溶胀悬浮液和改性混合溶液按照每分钟160:1~230：1的质量比在双螺杆挤出机中动态混合，其中溶胀悬浮液经下料釜注入到双螺杆挤压机中，改性混合溶液通过螺杆侧进口装置注入到螺杆挤压机中，螺杆挤出机升温至250~297℃，混合溶液在螺杆挤压机中停留8~13min后再经过过滤器、计量泵、喷丝板和循环水冷却装置得到改性竹炭粉超高分子量聚乙烯初生原丝；

步骤四：初生丝平衡：

初生原丝在室温条件下静置24h~48h，使其起溶胀作用的白油在分子间作用力下析出并排除，解除部分初生丝应力，初生丝发生松弛，长度收缩，收缩率为25%±5%；

步骤五：纤维萃取干燥：

初生丝静置后再在拉伸条件下经过萃取机萃取，拉伸比率为1.1~1.7，萃取剂为碳氢清洗剂，萃取过程中加入超声作用，使白油在碳氢清洗剂作用下更好的置换出，萃取后经过两道负压干燥工艺，温度为36~41℃；

步骤六：高倍拉伸卷绕：

初生丝萃取干燥后再经过3~6道高倍拉伸工艺，拉伸温度为140~148℃，初生丝经过拉伸比率为20~45拉伸后，使纤维中聚乙烯分子链伸长取向，拉伸后即可制得含有改性纳米竹炭粉的超高分子量聚乙烯纤维。

5.如权利要求3所述的一种含有改性纳米竹炭粉的超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤二的抗氧化剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂B225型等中的一种或几种混合；所述乳化剂为EL-12、FLUFDOLW90中的一种。

6.如权利要求3所述的一种含有改性纳米竹炭粉的超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤二中超高分子量聚乙烯粉末占C₁₆~C₃₁的正异构烷烃混合溶液的重量百分比为8-11%，其中乳化机分散速度为2800~3500r/min，乳化机分散时间为30~45min。