超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及高分子材料技术领域，具体设及一种超高分子量聚乙締纤维及其制备 方法。
【背景技术】
[0002] 超高分子量聚乙締纤维，其密度比水小，是目前唯一一种能够漂浮在水面上的高 性能纤维，具有优异的力学性能。其主链结构好，具有很高的比强度，在相同质量下，其强度 是钢丝绳的15倍、普通化学纤维和优质钢的10倍，比芳绝高40%，仅次于特级碳纤维，且耐 光性好，在户外暴露1年W上其强度稍有下降。超高分子量聚乙締纤维具有高强度、高模量、 较好的耐磨性、耐候性和耐腐蚀性，被广泛应用于防弹防护用品、舰艇帆板、运动器材、绳 索，W及缆绳和渔网等海上用品。
[0003] 但是，超高分子量聚乙締纤维大分子主链由亚甲基组成、无侧链，分子没有极性， 分子链之间只有范德华力作用，分子间作用力低。在承载过程中，分子链之间W及晶片之间 容易产生相对滑移，导致尺寸、形态的不稳定，在宏观上表现为较大的蠕变，限制了其在国 民经济领域中的应用。因此，采用方法改善蠕变性能，对超高分子量聚乙締纤维的进一步发 展和应用具有重要的意思。
[0004] 日本专利JP6208111、国际专利W02009043598、W及申请号CN200880110448.1、 CN200880110402.X、CN201210327505.X、CN201280029173.5 的发明专利，介绍 了从分子结构 出发改善纤维蠕变性的方法，选用的原料为具有极低支链结构的超高分子量聚乙締纤维原 料，其支化度为每100或1000个碳原子包含2个W下的甲基侧基或乙基、下基等短链基团。但 是，该方法中支化分子链在拉伸过程中受到束缚，影响纤维的最终牵伸倍数，进而影响纤维 的断裂强度。
[0005] 申请号CN200910162583.7、CN201110271729.9、CN201310471406.3 的发明专利，介 绍了改善超高分子量聚乙締纤维抗蠕变性的方法，在纺丝过程中添加无机纳米粉体(比如 奈米无机复合材料、碳纳米管、石墨締粉料、Si02)，通过无机纳米颗粒的物理交联点使得分 子之间发生交联，从而提高纤维的抗蠕变性能。但是，无机纳米颗粒的添加会使得超高分子 量聚乙締纤维可纺性变差，进而影响纤维的力学性能。
【发明内容】
[0006] 有鉴于此，本发明的目的在于提出超高分子量聚乙締纤维及其制备方法，W提高 其抗蠕变性能。
[0007] 基于上述目的，本发明提供的超高分子量聚乙締纤维的制备方法，包括W下步骤： [000引将萃取溶剂后的超高分子量聚乙締初生丝置于含有福敏交联剂的改性溶液中进 行浸溃处理；
[0009] 所述浸溃后的初生丝经过干燥，多级热空气牵伸；
[0010] 采用高能射线福照所述牵伸后的初生丝，从而获得经福照交联的超高分子量聚乙 締纤维。
[0011] 在本发明的一些实施例中，所述高能射线为电子束或者伽马射线。
[0012] 在本发明的一些实施例中，所述采用高能射线福照所述牵伸后的初生丝的步骤是 在真空、氮气、氣气或乙烘气中进行，所述高能射线的福照剂量为1~500kGy。
[0013] 在本发明的一些实施例中，所述含有福敏交联剂的改性溶液与超高分子量聚乙締 初生丝的质量比为5:1~50:1。
[0014] 在本发明的一些实施例中，所述福敏交联剂选自=聚氯酸=締丙醋、立締丙基异 =聚氯酸醋、=径甲基丙烷=丙締酸醋、1,6-己二醇二丙締酸醋、二缩=丙二醇二丙締酸醋 和双季戊四醇六丙締酸醋中的至少一种。
[0015] 在本发明的一些实施例中，所述改性溶液的溶剂选自丙酬、乙醇、四氨巧喃、正庚 烧和汽油中的至少一种。
[0016] 在本发明的一些实施例中，所述改性溶液中福敏交联剂的质量百分含量为1~ 10%。
[0017] 在本发明的一些实施例中，所述浸溃后的初生丝在室溫下进行自然干燥。
[0018] 在本发明的一些实施例中，所述的多级热空气牵伸是在70~140°C的热空气中进 行3~5级牵伸，牵伸倍数为10~40倍。
[0019] 本发明还提供一种超高分子量聚乙締纤维，所述超高分子量聚乙締纤维根据上述 超高分子量聚乙締纤维的制备方法制备得到。
[0020] 从上面所述可W看出，本发明提供的超高分子量聚乙締纤维的制备方法通过在萃 取溶剂后超高分子量聚乙締初生丝中引入福敏交联剂，使福敏交联剂极易进入纤维内部， 在拉伸过程镶嵌在纤维大分子间，并通过高能射线的福照引发超高分子量聚乙締纤维交 联，因此，本发明的过程简单，操作方便，由此制得的超高分子量聚乙締纤维具有高强度、低 蠕变的性能。
【具体实施方式】
[0021] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，W下结合具体实施例，对本发 明进一步详细说明。
[0022] 实施例1
[0023]W丙酬为溶剂，将S聚氯酸S締丙醋溶于丙酬中，配制S聚氯酸S締丙醋质量浓 度为2%的丙酬溶液。将萃取溶剂后的超高分子量聚乙締初生纤维置于该丙酬溶液中，浸溃 处理20min，所述丙酬溶液与超高分子量聚乙締初生丝的质量比为5:1。
[0024] 将初生丝从丙酬溶液中取出，在空气中自然干燥，再在70°C、100°C、120°C和140°C的热空气中进行四级热牵伸，总牵伸倍数为15倍。
[0025] 将牵伸后的纤维在氮气保护下，通过剂量率为化Gy/s的电子束装置福照，福照剂 量为IOkGy,获得经福照交联的超高分子量聚乙締纤维。
[00%] 实施例2
[0027]W四氨巧喃为溶剂，将=締丙基异=聚氯酸醋溶于四氨巧喃中，配制=締丙基异 =聚氯酸醋质量浓度为4%的四氨巧喃溶液。将萃取溶剂后的超高分子量聚乙締初生纤维 置于该四氨巧喃溶液中，浸溃处理30min，所述四氨巧喃溶液与超高分子量聚乙締初生丝的 质量比为10:1。
[00%]将初生丝从四氨巧喃溶液中取出，在空气中自然干燥，再在90°C、110°C和140°C的 热空气中进行四级热牵伸，总牵伸倍数为20倍。
[0029] 将牵伸后的纤维在乙烘保护下，通过剂量率为化Gy/s的电子束装置福照，福照剂 量为20kGy，获得经福照交联的超高分子量聚乙締纤维。
[0030] 实施例3
[0031] W乙醇为溶剂，将1,6-己二醇二丙締酸醋溶于乙醇中，配制1,6-己二醇二丙締酸 醋质量浓度为6%的乙醇溶液。将萃取溶剂后的超高分子量聚乙締初生纤维置于该乙醇溶 液中，浸溃处理30min，所述乙醇溶液与超高分子量聚乙締初生丝的质量比为20:1。
[0032]将初生丝从乙醇溶液中取出，在空气中自然干燥，再在90°C、110°C、120°C、130°C和140°C的热空气中进行五级热牵伸，总牵伸倍数为24倍。
[0033] 将牵伸后的纤维在真空下，通过剂量率为lOkGy/s的电子束装