[发明专利]聚合物纤维及其制备方法

说明书

本发明提供一种聚合物纤维及其制备方法，其聚合物纤维中含有2wt％‑10wt％无机超细填料和0.1wt％‑3wt％纳米微片，所述无机超细填料包括超细微粉和/或超细纤维。本发明制备的复合纤维制备方法简单，可操作性强，制备的复合纤维强度高，韧性好，可纺性好，充分满足纺织工艺的需求，可用于耐切割手套领域。

技术领域

本发明属于高性能纤维制备技术领域，具体涉及一种复合型超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法。

背景技术

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维是继碳纤维和芳纶纤维之后出现的第三代高性能纤维，具有其他高性能纤维所无法比拟的力学性能，此外，它还具有优异的耐化学性、耐候性、高能量吸收性、耐冲击、耐低温、耐磨、耐弯曲、抗切割、电绝缘及一定的防水性等多种优异性能，从而被广泛的应用在军事防弹、安全防护、航空航天、海洋工程和高性能、轻质复合材料等领域。然而，UHMWPE分子本身由简单的亚甲基组成，分子间无极性作用力，纤维表面呈化学惰性，加上纤维高倍拉伸形成的高度结晶、高度取向的光滑表面，致使纤维还存在许多不足之处，如应力作用下容易产生蠕变，限制了纤维在高强绳索领域的应用；纤维表面粘结性能较差，限制了纤维在复合材料领域中的应用等。

从提高纤维防切割性出发的专利有CN102828312A、JP2004-19050、WO2008/046476、CN102037169A等，其中多利用高分子量聚乙烯、高对称结构聚酰胺、聚苯并噁唑等高强纤维与无机金属或玻纤以芯/皮形成复合纤，或以高弹纤维包覆、以硬质矿物粒涂覆方式达到耐切割的目的，但因此而导致体感变差，使人无舒适感。另外，高强高模量UHMWPE纤维的轴向比强度已超过钢纱，但作为纤维本体，要求保持其高强度同时又具有耐切割性、可纺性的理论和实施效果尚不能令人满意，因此需要提供新的技术方案来解决上述问题。

石墨烯具有良好的力学性能及自润滑性，可包覆在硬质材料表面，增加其润滑性，弥补其不足。但如果在纺丝液过程中直接加入石墨烯粉末，会造成石墨烯大量团聚，得到分散性很差的纺丝液，而复合材料中，增强相在基体中的分散对材料的性能有着至关重要的影响。由此可将石墨烯与有机溶剂结合起来，形成稳定分散的复合浆料，再按照比例配成纺丝液，进行复合纤维的生产。背景技术部分的内容仅仅是发明人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。

发明内容

针对现有技术存在问题中的一个或多个，本发明提供一种无机超细填料填充UHMWPE对其进行改性，同时本发明可以解决超高分子量聚乙烯的粘弹性高的情况下，无机填料分散性不好的问题。

本发明提供一种聚合物纤维，包括：

所述纤维中含有2wt％-10wt％无机超细填料和0.1wt％-3wt％纳米微片，所述无机超细填料包括超细微粉和/或超细纤维。

根据本发明的一个方面，所述纤维中无机超细填料的含量为6wt％-8wt％，所述纳米微片的含量为0.5wt％-2wt％。

根据本发明的一个方面，所述无机超细填料包括二氧化硅颗粒、纳米碳化硅、氮化硼、玄武岩纤维、玻璃纤维中的一种或几种。优选地，所述无机超细填料为玄武岩纤维和/或二氧化硅颗粒。

根据本发明的一个方面，所述超细纤维直径为1-10um，优选1-7um；平均长度30-200um，优选30-70um。

根据本发明的一个方面，所述超细微粉的粒径为1-10um，优选1-7um。

根据本发明的一个方面，所述纳米微片的片径为0.5-5um，优选为1-3um。

根据本发明的一个方面，所述纳米微片的厚度为0.5-30nm，优选为0.5-10nm。

根据本发明的一个方面，所述纳米微片的比表面积为200-1000m²/g，优选为200-240m²/g。