[发明专利]一种浮力超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法

说明书

本发明属于纤维制备技术领域，公开一种浮力超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法，包括：(1)将环氧树脂进行预热，加热到60‑85℃保持20‑30min，脱气1h，添加固化剂放入快速搅拌，再次脱气；搅拌下加入空心玻璃微珠，混合均匀后静置；(2)将硅烷溶液搅拌后添加到步骤(1)中，快速搅拌50‑65min，在80‑100℃下烘干2.5‑3.2h，得到活化处理后的空心玻璃微珠；(3)将空心玻璃微珠与超高分子量聚乙烯溶液混合，搅拌升温至30‑70℃，保温1‑1.2h后，形成纺丝流体；(4)将纺丝流体由下料釜注入双螺杆挤出机得到的冻胶原丝，经过萃取、超倍拉伸制备得到浮力超高分子量聚乙烯纤维。本发明方法制备的超高分子量聚乙烯纤维具有结构稳定、性能良好、重量轻、良好漂浮性能的优点。

技术领域

本发明属于纤维制备技术领域，涉及一种浮力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以超高分子量聚乙烯为原料制得的纤维。超高的分子量使得超高分子量聚乙烯纤维具有耐磨性强、润滑性好、强度高、化学性质稳定、抗老化等优异的性能。因此，超高分子量聚乙烯纤维在国防军需装备(例如，防弹衣、直升机、坦克和舰船的装甲防护板等)、航空航天(例如，各种飞机的翼尖结构、飞机着陆时使用的减速降落伞、飞机悬吊重物使用的绳索等)、民用(例如，海洋工程中船舶外表面上使用的抗冲击、防锈蚀、防腐蚀包覆材料、各种海洋建筑构件的防腐、防附着、耐磨材料、工业中使用的耐压容器、传送带、过滤材料、医学领域使用的牙托材料等)等方面有着广泛的应用。

固体浮力材料是一种重要的海洋特种工程材料，已在水下机器人、深潜器、潜标系统、水下集矿机、海洋石油勘探开发隔水管等海洋开发装备上得到广泛应用。固体浮力材料的密度低、耐压强度高，是典型的结构功能一体化材料。目前，国内外固体浮力材料绝大部分采用环氧树脂为基体，填充空心玻璃微珠或者毫米级小球来降低密度，但受到空心玻璃微珠和毫米级小球密度、粒径、填充量和强度的限制，该类浮力材料的低密度高强度仍是现今的研发难点。

目前，将浮力材料与超高分子量聚乙烯纤维结合制备一种具有良好漂浮性能的聚乙烯材料，用于深海中的防弹防刺防切割产品的报道至今未发现。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服上述缺陷，提供一种结构稳定、性能良好、重量轻、具有良好漂浮性能的超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种浮力超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，包括如下步骤：

(1)将环氧树脂进行预热，加热到60-85℃保持20-30min，脱气1h，添加固化剂快速搅拌，再次放入干燥箱脱气50-60min；继续搅拌环氧树脂，边搅拌边加入空心玻璃微珠，混合均匀后静置40-50min；

(2)将硅烷溶液搅拌40-55min，添加到步骤(1)中，快速搅拌50-65min，在80-100℃下烘干2.5-3.2h，得到活化处理后的空心玻璃微珠；

(3)将步骤(2)得到的空心玻璃微珠与超高分子量聚乙烯溶液按照1:50-70的质量比在溶胀釜中进行混合，搅拌升温至30-70℃，保温1-1.2h后，形成纺丝流体；

(4)将步骤(3)得到的纺丝流体由下料釜注入双螺杆挤出机得到的冻胶原丝，经过萃取、超倍拉伸制备得到浮力超高分子量聚乙烯纤维。

优选的，步骤(1)所述脱气温度为50-75℃。

优选的，步骤(1)所述固化剂为低分子聚酰胺树脂。

优选的，步骤(2)所述硅烷溶液是将偶联剂KH-560与乙醇溶液配制成质量分数15％-20％的溶液。

优选的，步骤(3)所述纺丝流体中超高分子量聚乙烯的质量百分数为13.7％-16.7％。