[发明专利]一种超高防切割性超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法

说明书

本发明涉及一种超高防切割超高分子量聚乙烯纤维，其包含超高分子量聚乙烯基质和分散于其中的碳纤维粉末颗粒，所述碳纤维粉末颗粒的含量为0.25～10wt％。本发明还涉及超高防切割超高分子量聚乙烯纤维的制备方法和由其编织的防切割手套。经测试证明，由所述超高防切割超高分子量聚乙烯纤维编织的手套，手感柔软、无扎刺感、佩戴舒适，经EN388‑2003测试，防切割等级为4‑5级。相比较于以往其他无机高度硬度增强材料的应用，本发明的超高防切割超高分子量聚乙烯纤维生产过程对设备损耗较好，且编织的防切割手套耐用度更高，防切割性能保持得更久。

技术领域

本发明涉及聚乙烯纤维技术领域，尤其是一种超高防切割性超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法。

背景技术

超高分子量聚乙烯纤维是目前已经工业化纤维材料中比强度最高的纤维，具有优异的高强、高模、耐磨、耐化学腐蚀等性能，广泛地应用在国防军事、海工缆绳、个体防护等领域。随着军民融合的不断深入，超高分子量聚乙烯纤维在民用市场的应用逐渐增大，其中以防切割手套为主的民用市场逐渐占据主导地位。目前，常用的400D超高分子量聚乙烯纤维制成的防护手套，其切割等级最高为EN388-2003标准3级，且非常不稳定，越来越不适应实际工作环境中对割伤危害防护的需求。

为提高手套的防切割等级，常用的方法是将玻璃纤维、钢丝等材料与超高分子量聚乙烯纤维混纺编织，达到提超高防切割等级的目的。这种方法虽然可以提高手套的防切割性能，但是由于钢丝比较硬(硬度大不易佩戴且舒适性差)，而玻璃纤维比较脆易断裂外露、手套手感差、佩戴舒适度低，且玻璃纤维毛刺容易对手部造成瘙痒、扎伤、戳划等二次伤害，无法实现防护性能与舒适性能的兼容。

另外，目前业内有人提出通过将无机高硬度材料加入到高分子聚乙烯粉料中混炼制成高分子量聚乙烯初生纤维，以增强聚乙烯纤维的防切割性能。虽然该方法确实可提高聚乙烯纤维的防切割性能，但仍然存在两个比较明显的问题：(1)该些无机高硬度材料硬度较大，不仅对制备设备的磨损较大，需频繁更换设备局部装置，增加了设备投资，同时也影响了生产效率；(2)经实际使用亦发现，这些高硬度材料因柔韧度低、易在反复使用过程中刺破聚乙烯纤维基质，从聚乙烯纤维中脱出而使聚乙烯纤维表面受到损伤且高强防切割性能失效。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，发明人希望提供一种超高防切割性超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法，以克服现有技术存在的问题。所述超高防切割性超高分子量聚乙烯纤维能编织成防切割手套或防切割防护服等，实现高强防护性能和较好的佩戴舒适性，并避免对生产设备造成磨损和损伤，节省生产成本，延长防切割手套或防切割防护服的性能时效性。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

本申请的一个方面，提供一种超高防切割性超高分子量聚乙烯纤维，其包含超高分子量聚乙烯基质和分散于其中的碳纤维粉末颗粒，所述碳纤维粉末颗粒的含量为0.25～10wt％。

典型但非限制的，所述碳纤维粉末在所述含超高分子量聚乙烯基质中的含量为0.25wt％、0.5wt％、1wt％、1.2wt％、1.5wt％、2.0wt％、2.5wt％、3.0wt％、3.5wt％、4.0wt％、4.5wt％、5.0wt％、5.5wt％、6.0wt％、6.5wt％、7.0wt％、7.5wt％、8.0wt％、8.5wt％、9.0wt％、9.5wt％或10.0wt％。

若碳纤维粉末含量过高则导致聚乙烯基质比重过少，会使制得的聚乙烯纤维可纺性变差(在纺织过程中易断)，而碳纤维粉末含量过低则达不到预定的增加防切割性能的目的。

本发明还涉及一种超高防切割性超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，其包括：

S1:将碳纤维粉末与第一溶剂、表面活性剂混合乳化，制成碳纤维粉末乳化料；