本發(fā)明涉及纖維制備，特別涉及一種高耐熱共混纖維及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、超高分子量聚乙烯纖維是分子量大于100萬的線型結(jié)構(gòu)聚乙烯的纖維，是世界上繼碳纖維、芳綸纖維之后出現(xiàn)的第三代高強(qiáng)、高模、高性能特種纖維。雖然uhmwpe纖維與普通聚乙烯纖維的主鏈結(jié)構(gòu)相同，但是極高的分子量賦予了uhmwpe纖維穩(wěn)定性好，耐磨擦，耐切割，耐化學(xué)腐蝕，高結(jié)晶度，高防水性，抗沖擊以及表面光滑，質(zhì)輕、柔軟等優(yōu)良特性，其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于防彈、防刺等輕質(zhì)高強(qiáng)類國防軍需裝備，以及航空航天、海洋產(chǎn)業(yè)、運(yùn)動器材、建筑加固等領(lǐng)域。

2、超高分子量聚乙烯具有高力學(xué)性能、耐沖擊、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用潛力巨大，但耐熱性較差，如何對uhmwpe進(jìn)行耐高溫改性的同時，最大程度保持其原有優(yōu)異性能，是亟需解決的問題，耐熱改性方法眾多，物理共混、化學(xué)交聯(lián)和填料填充是主要改性方式。meng等人以長鏈聚醚酰亞胺(pei)為媒介，將凹凸棒石納米纖維(atp)接枝到碳纖維表面(cf)，采用機(jī)械混合和熱壓燒結(jié)的方式，制備出atp-pei-cf/uhmwpe復(fù)合材料，有效改善uhmwpe的熱性能，huang等人利用偶聯(lián)劑kh550和kh570、硅酮粉末處理碳化硅(sic)，借助模壓法制備uhmwpe/nano-sic復(fù)合材料，提高熱變形溫度，因此為提高超高分子量聚乙烯纖維的耐熱性，特提出一種高耐熱共混纖維的制備方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種高耐熱共混纖維的制備方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的對超高分子量聚乙烯纖維耐熱性提高的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種高耐熱共混纖維的制備方法，包括以下步驟：

3、(1)將油酸滴入到去離子水中通過攪拌均勻混合；

4、(2)向上述混合液中加入埃洛石納米管，并在80-100℃條件下的油浴鍋中磁力攪拌，制得改性懸浮液；

5、(3)將上述改性懸浮液靜置0.5-1h后過濾，過濾所得濾渣用過量無水乙醇洗滌；

6、(4)將上述洗滌后的濾渣在70-90℃的真空干燥箱中干燥8-10h，經(jīng)充分研磨獲得油酸改性埃洛石納米管；

7、(5)按質(zhì)量份比為8:2稱取干燥的超高分子量聚乙烯粉末和高密度聚乙烯粉末，向其中加入總質(zhì)量占比分別為1％的抗氧化劑和聚乙烯蠟，制得混合粉末一兩份，向其中一份混合粉末一種加入質(zhì)量占比為2-10％的油酸改性埃洛石納米管，充分混合得到混合粉末二；

8、(6)將步驟(5)所得混合粉末二加入到雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融擠出，擠出后進(jìn)行剪切造粒，得到母粒；

9、(7)將步驟(6)所得母粒干燥后與步驟(5)所得混合粉末一進(jìn)行熔融共混紡絲，制得的共混紡絲經(jīng)牽伸后得到高耐熱共混纖維。

10、進(jìn)一步的方案，步驟(2)中油浴鍋中的溫度為80℃，磁力攪拌速度為1000r/min，攪拌時長為0.5h。

11、進(jìn)一步的方案，步驟(3)中通過真空干燥箱中干燥以除去水分，其中干燥溫度為60℃，干燥時長為6h。

12、進(jìn)一步的方案，步驟(5)中所稱取超高分子量聚乙烯粉末和高密度聚乙烯粉末需先置于60℃真空干燥箱中干燥6h。

13、進(jìn)一步的方案，步驟(6)中熔融擠出溫度為230℃，螺桿轉(zhuǎn)速20～30r/min。

14、進(jìn)一步的方案，步驟(7)中母粒在熔融共混紡絲前需在65℃的真空干燥箱中干燥1h。

15、進(jìn)一步的方案，牽伸為在120℃條件下牽伸30min。

16、進(jìn)一步的方案，步驟(7)中熔融共混紡絲紡絲溫度為230℃、螺桿轉(zhuǎn)速為20～30r/min。

17、一種高耐熱共混纖維，通過上述任意一種方案制備所得。

18、采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果：

19、為提高超高分子量聚乙烯纖維的耐熱性，本發(fā)明選取埃洛石納米管為填料進(jìn)行改性，由于埃洛石納米管為親水性材料，超高分子量聚乙烯為疏水性高分子，二者相容性差，故采用油酸改性埃洛石納米管，使埃洛石納米管在超高分子量聚乙烯中均勻分散，同時，選用高密度聚乙烯作為改善紡絲熔體流變性能助劑，采用熔融擠出紡絲方法制備出高熱穩(wěn)定性的超高分子量聚乙烯纖維。

20、說明書附圖

21、圖1中(a)hnts和hnts-oa在50％水/50％甲苯中的分散情況；(b)hnts和hnts-oa的紅外光譜。

22、圖2是不同含量共混纖維的儲能模量(e’)及損耗模量(e”)隨溫度的變化曲線，其中(a)儲能模量；(b)損耗模量。

23、圖3是不同含量的uhmwpe/hdpe/hnts-oa復(fù)合纖維的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度曲線。

24、圖4是tma模式下的不同含量共混纖維的溫度與位移曲線、纖維軟化溫度(ts)以及熱變形溫度(td)的曲線，。

25、圖5是不同含量共混纖維的熱失重曲線圖，其中(a)tg曲線(b)dtg曲線。

26、圖6是不同含量共混纖維的力學(xué)性能，其中(a)斷裂強(qiáng)度(b)斷裂伸長率的影響。

27、圖7是不同含量共混纖維的dsc曲線，其中a：第一次熔融結(jié)晶；b：冷卻結(jié)晶；c：第二次熔融結(jié)晶。

28、圖8是hnts-oa,uhmwpe和uhmwpe/hnts-4％的xrd分析。

29、圖9是uhmwpe復(fù)合纖維的(a)縱向表面、(c)橫截面和(e,f)斷面的掃描電鏡(放大倍數(shù)分別為500倍和1000倍)；uhmwpe/hnts-4％復(fù)合纖維的(b)縱向表面、(d)橫截面和(g,h)斷面的掃描電鏡(放大倍數(shù)分別為500倍和1000倍)。

30、圖10是uhmwpe/hnts-4％復(fù)合纖維的(a)橫截面和(b)c元素、(c)al元素、(d)si元素分布的eds。

技術(shù)特征：

1.一種高耐熱共混纖維的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高耐熱共混纖維的制備方法，其特征在于：所述步驟(2)中油浴鍋中的溫度為80℃，磁力攪拌速度為1000r/min，攪拌時長為0.5h。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高耐熱共混纖維的制備方法，其特征在于：所述步驟(3)中通過真空干燥箱中干燥以除去水分，其中干燥溫度為60℃，干燥時長為6h。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高耐熱共混纖維的制備方法，其特征在于：所述步驟(5)中所稱取超高分子量聚乙烯粉末和高密度聚乙烯粉末需先置于60℃真空干燥箱中干燥6h。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高耐熱共混纖維的制備方法，其特征在于：所述步驟(6)中熔融擠出溫度為230℃，螺桿轉(zhuǎn)速20～30r/min。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高耐熱共混纖維的制備方法，其特征在于：所述步驟(7)中母粒在熔融共混紡絲前需在65℃的真空干燥箱中干燥1h。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高耐熱共混纖維的制備方法，其特征在于：所述步驟(7)中熔融共混紡絲紡絲溫度為230℃、螺桿轉(zhuǎn)速為20～30r/min。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高耐熱共混纖維的制備方法，其特征在于：所述牽伸為在120℃條件下牽伸30min。

9.一種高耐熱共混纖維，其特征在于：采用權(quán)利要求1-8中任意一項所述的制備方法制得。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種高耐熱共混纖維及其制備方法，包括以下步驟：(1)將0.16g油酸滴入100ml去離子水中，以200r/min均勻混合5min，加入2g埃洛石納米管后再油浴鍋中磁力攪拌并靜置、過濾；(2)用過量無水乙醇洗滌除去多余油酸，將所得濾渣在真空干燥箱中干燥，經(jīng)充分研磨后得到油酸改性埃洛石納米管。本發(fā)明選取埃洛石納米管為填料進(jìn)行改性，由于埃洛石納米管為親水性材料，超高分子量聚乙烯為疏水性高分子，二者相容性差，故采用油酸改性埃洛石納米管，使埃洛石納米管在超高分子量聚乙烯中均勻分散，同時，選用高密度聚乙烯作為改善紡絲熔體流變性能助劑，采用熔融擠出紡絲方法制備出高耐熱共混纖維。

技術(shù)研發(fā)人員：吳金山,侯秀良,戴啟勝,徐洋,周夢,唐文斌,趙桂亮,殷翔芝
受保護(hù)的技術(shù)使用者：鹽城優(yōu)和博新材料有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15