[发明专利]新型UHMWPE纤维和制造方法

说明书

本申请涉及新型UHMWPE纤维和制造方法。制备超高分子量聚乙烯纱的方法，由其制成的纱和制品。使高定向纱的表面经历提高在纱表面的表面能的处理，并在处理后立即用保护性涂料涂布以提高处理的预期贮藏寿命。

本申请是申请日为2013年7月15日、申请号为201380050222.8、名称为新型UHMWPE纤维和制造方法的中国发明专利申请的分案申请。

对相关申请的交叉引用

本申请要求2012年7月27日提交的共同待审的美国临时申请序号No. 61/676,398的权益，其公开内容全文经此引用并入本文。

技术领域

本发明涉及制备超高分子量聚乙烯（“UHMW PE”）纱的方法、由其制成的纱和制品。

背景技术

由包含高强度合成纤维的复合材料制成的防弹制品是公知的。许多类型的高强度纤维是已知的，且每种类型的纤维具有其自身的独特特征和性质。就此而言，纤维的一个定义性特征是纤维与表面涂料，如树脂涂料粘合或粘着的能力。例如，超高分子量聚乙烯纤维是天然惰性的，而芳族聚酰胺纤维具有含有极性官能团的高能表面。相应地，树脂通常对芳族聚酰胺纤维表现出比对惰性UHMW PE纤维更强的亲合力。但是，合成纤维也通常已知天然倾向于静电积聚并因此通常要求施加纤维表面整理剂(finish)以利于进一步加工成可用的复合材料。纤维整理剂用于降低静电积聚，在无捻或非缠结纤维的情况中，有助于保持纤维内聚力和防止纤维缠结。整理剂还润滑纤维表面，保护纤维免受设备破坏和保护设备免受纤维破坏。

本领域教导了用于多种工业的许多类型的纤维表面整理剂。参见例如美国专利5,275,625、5,443,896、5,478,648、5,520,705、5,674,615、6,365,065、6,426,142、6,712,988、6,770,231、6,908,579和7,021,349，它们教导了用于纺成纤维的纺丝整理剂组合物。但是，典型的纤维表面整理剂不是普遍合意的。一个重要原因是因为纤维表面整理剂会干扰聚合粘合剂材料在纤维表面，包括芳族聚酰胺纤维表面上的界面粘结或粘合。聚合粘合剂材料的强粘合在防弹织物，尤其是非织造复合材料，如Honeywell International Inc.of Morristown, NJ生产的非织造SPECTRA SHIELD®复合材料的制造中是重要的。聚合粘合剂材料在纤维表面上的粘合不足可能降低纤维-纤维粘合强度和纤维-粘合剂粘合强度并由此使结合的纤维互相分离和/或使粘合剂从纤维表面上层离。在尝试将保护性聚合组合物施加到机织物上时也认识到类似的粘合问题。这有害地影响此类复合材料的防弹性质（防弹性能）并造成灾难性的产品失效。

从共同待审的申请序号61/531,233; 61/531,255; 61/531,268; 61/531,302;61/531,323; 61/566,295和61/566,320（其每一个经此引用并入本文）已知，当施加材料直接与纤维表面粘合而非施加在纤维整理剂之上时，其在纤维上的粘合强度提高。此直接施加能够通过在纤维上施加此材料，例如聚合粘合剂材料前和在将纤维结合为纤维层或织物前至少从纤维部分脱除预存在的纤维表面整理剂实现。

从上述共同待审的申请还已知，可以用多种表面处理，例如等离子体处理或电晕处理来处理纤维表面，以提高纤维表面处的表面能并由此提高材料粘合到纤维表面的能力。所述表面处理当直接实施在暴露的纤维表面上而非纤维整理剂之上时是特别有效的。结合的整理剂脱除和表面处理减低了当用于防弹复合材料中时纤维彼此层离和/或从纤维表面涂层层离的趋势。但是，已知这些表面处理的效果是具有贮藏寿命。随着时间推移，附加的表面能衰减且处理的表面最终返回到其最初的达因水平。当处理的纤维不是立即制成复合材料而是贮藏用于将来的用途时，这种处理的衰减是特别明显的。因此，在本领域中存在保存表面处理并由此提高经处理纤维的贮藏寿命的方法的需要。

发明内容

本发明提供了一种方法，该方法包括：