[发明专利]一种表面改性超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法

权利要求书

1.一种表面改性超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤1、UHMWPE纤维的清洗：

将UHMWPE纤维放入溶剂中清洗10～40min，取出干燥；其中溶剂为乙醇、丙酮和四氢呋喃中的一种或几种的混合物；

步骤2、可控孔径的聚多巴胺PDA层改性UHMWPE纤维的制备

在pH为8～13的三(羟甲基)氨基甲烷-盐酸缓冲溶液中同时加入多巴胺与硅烷偶联剂S1，搅拌10～40min后，加入UHMWPE纤维，反应3～10h；所述的硅烷偶联剂S1与多巴胺的摩尔比为1：300～1：500，搅拌速率为500～3000rpm；

所述的硅烷偶联剂S1的化学结构如式1所示：

其中Y为短分子链，具体的是包含2～8个亚甲基的烷烃链、包含1～10个-CH₂OCH₂-的分子链和包含1～3个亚甲基与1～8个-CH₂O-的分子链中的一种；

步骤3、稳定结构的活化聚多巴胺PDA层改性UHMWPE纤维的制备：

将硅烷偶联剂S2加入步骤(2)处理后的混合液中，水解反应2～10h，取出纤维，清洗，干燥；所述的硅烷偶联剂S2与硅烷偶联剂S1的摩尔比10:1～5:1；

所述的硅烷偶联剂S2的结构如式2所示：

其中Z为短分子链，具体的是：

当其端基为环氧时,硅烷偶联剂S2的结构式为

当其端基为-NH₂时，Z的主链包含2～7个亚甲基与1～5个-NH-；

上述得到的表面改性超高分子量聚乙烯纤维，表面元素C的含量为50～70wt％，O的含量为20～31wt％，N的含量为2～7wt％，Si的含量为7～15wt％，经FTIR检测发现，活性基团与-CH₂-的红外吸收峰的面积比为1:73～1:50；从外到内依次包括活化聚多巴胺PDA表面涂层、UHMWPE纤维内层；其中，活化聚多巴胺PDA涂层由4～8层活化聚多巴胺PDA粒子组成，具有稳定疏松多孔结构；所述的活化聚多巴胺PDA粒子为表面接枝有活性基团的聚多巴胺PDA粒子；活化聚多巴胺PDA涂层与UHMWPE纤维通过非共价键作用粘结；活化聚多巴胺PDA涂层中，同层或非同层的聚多巴胺PDA粒子间通过与硅烷偶联剂发生化学反应生成的共价键连接在一起，形成稳定的活化聚多巴胺PDA涂层结构。

2.如权利要求1所述的一种表面改性超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，其特征在于硅烷偶联剂S1与多巴胺的摩尔比为1：400～1：500，搅拌速率为1000～3000rpm，反应时间为4～10h。

3.如权利要求1所述的一种表面改性超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，其特征在于硅烷偶联剂S2与硅烷偶联剂S1的摩尔比为8:1～5:1。

4.如权利要求1所述的一种表面改性超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，其特征在于硅烷偶联剂S1为时，硅烷偶联剂S2为

硅烷偶联剂S1为时，硅烷偶联剂S2为

硅烷偶联剂S1为时，硅烷偶联剂S2为

硅烷偶联剂S1为时，硅烷偶联剂S2为

硅烷偶联剂S1为时，硅烷偶联剂S2为

硅烷偶联剂S1为时，硅烷偶联剂S2为