一种耐磨型超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法与流程

本发明涉及超高分子量聚乙烯纱线及绳揽制品，更具体地说，是涉及一种耐磨型超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法。

背景技术：

1、目前对于uhmwpe纤维绳索的耐磨保护主要是在绳索表面编织一层耐磨保护层，但仅靠机械力作用的耐磨效果并不明显。而对于纤维本身的耐磨改性主要包括共混改性、交联改性和表面构筑耐磨涂层等方法。其中共混法是通过在uhmwpe纤维的生产过程中加入如高硬度物质、润滑剂等从而增加纤维的耐磨性；交联改性则主要包括物理交联、自由基交联、辐射交联等；而耐磨涂层，主要包括高硬度耐磨涂层、低摩擦系数耐磨涂层等。

2、共混法由于物质阻碍了pe分子链对力的传递，故通常会导致纤维性能下降，且对改性物质的粒径及其分散性有极高的要求；交联法则由于程序复杂、环境不友好等问题也较难以工业化。而涂层法具有其独特的优势，如处理均匀、使用方便以及对纤维本体性能基本不损伤的优势。

3、针对涂层的选择，有相关专利进行了描述。如cn201710101485.7公开了经涂布的高强度纤维，具体涉及一种包含交联硅酮聚合物的涂层的高强度纤维以及由其制成的绳索；所述纤维优选地为高性能聚乙烯(hppe)纤维；所述包含交联硅酮聚合物的涂层由含有可交联的硅酮聚合物的涂料组合物制成；该绳索显著改善了在例如滑轮上弯曲应用中的使用寿命性能；该发明还涉及交联的硅酮聚合物在绳索中用于改善其耐弯曲疲劳性的用途。再如cn201380054898.4公开了弯曲优化的产品诸如绳索的应用，其涉及具有优化的抗反复弯曲性的经涂布的产品的应用，所述产品包含多股绳股，所述绳股包含多根纺制的超高分子量聚乙烯(uhmwpe)纤维，其中所述纤维是通过纺制包含烯烃分支(ob)、具有伸长应力(es)且每1000个碳原子中烯烃分支的数量(ob/loooc)与伸长应力(es)之间的比率(ob/ioooc/es)为至少0.2的uhmwpe而得。此外，cn201680058395.8公开了一种用于制造包含高性能聚乙烯纤维和聚合物树脂的长物体的方法，所述方法包括以下步骤：将聚合物树脂的水性悬浮液涂覆于hppe纤维；组装hppe纤维；部分干燥水性悬浮液；可选地向长物体施加温度、张力和/或压力处理，其中聚合物树脂是乙烯和/或丙烯的均聚物或共聚物；该发明进一步涉及可通过所述方法获得的长物体，以及包含长物体的制品，例如网、圆形吊带、接头、带状物或合成链节。上述专利均为直接涂覆，但是由于uhmwpe纤维表面的非极性较强，直接涂覆后耐磨涂层的耐久性不足。故有必要在涂覆之前对纤维表面进行一定的预处理，使其表面具有更大的结合性，这样有利于提高涂层的耐久性。

4、现有技术中对uhmwpe纤维表面处理的方法很多，但是处理后与耐磨涂层结合还未有相关技术报道。如专利cn114059347a公开了一种提高uhmwpe与基体树脂结合性的表面改性方法，其将等离子技术与无机纳米粒子掺杂技术相结合，首先使用等离子体对pe表面进行活化，再与硅烷偶联剂反应在表面引入活性基团后，再与经硅烷偶联剂处理的无机纳米粒子作用使得纤维表面粗糙度大大增加，从而提高了界面粘结强度。但是，上述现有技术依然存在耐磨涂层与pe的结合性不好，摩擦次数低等技术问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种耐磨型超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法，本发明提供的制备方法采用特定适合uhmwpe纤维的涂层物质，并且在涂覆前经过等离子机的处理增加了纤维表面粗糙度以及引进表面基团，进而增加了表面能从而吸附了更多的涂层，使得耐磨性明显提升。

2、本发明提供了一种耐磨型超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，包括以下步骤：

3、将超高分子量聚乙烯纱线进行等离子处理后，依次进行硅酮类处理剂涂覆处理和聚烯烃水性树脂涂覆处理，得到耐磨型超高分子量聚乙烯纤维。

4、优选的，所述超高分子量聚乙烯纱线的纤度为200dtex～2000dtex，强度为25cn/dtex～40cn/dtex，yoy耐磨次数为100次～1000次。

5、优选的，所述等离子处理的气氛为氧气气氛、氩气气氛、氮气气氛或空气气氛。

6、优选的，所述等离子处理的气压为10pa～100pa，功率为5w～500w，处理时间为1min～10min。

7、优选的，所述硅酮类处理剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷水溶液或二甲基硅氧烷水溶液；所述硅酮类处理剂的浓度为5wt％～15wt％。

8、优选的，所述进行硅酮类处理剂涂覆处理的过程具体为：

9、将等离子处理后的超高分子量聚乙烯纱线以20m/min～60m/min的速度通过硅酮类处理剂进行浸润，再经导轮以及吸水海棉后，进入烘房中持续烘干，得到处理后的改性纤维。

10、优选的，所述烘房的温度为60℃～80℃，持续烘干的时间为1min～10min。

11、优选的，所述聚烯烃水性树脂采用水溶液的形式进行涂覆处理；聚烯烃水性树脂水溶液的浓度为5wt％～15wt％。

12、优选的，所述聚烯烃水性树脂涂覆处理的过程具体为：

13、将硅酮类处理剂涂覆处理后的纤维以20m/min～60m/min的速度通过聚烯烃水性树脂水溶液进行浸润，再经导轮以及吸水海棉后，进入温度为60℃～80℃的烘房中持续烘干1min～10min，得到耐磨型超高分子量聚乙烯纤维。

14、本发明还提供了一种耐磨型超高分子量聚乙烯纤维，采用上述技术方案所述的制备方法制备而成。

15、本发明提供了一种耐磨型超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法；该制备方法包括以下步骤：将超高分子量聚乙烯纱线进行等离子处理后，依次进行硅酮类处理剂涂覆处理和聚烯烃水性树脂涂覆处理，得到耐磨型超高分子量聚乙烯纤维。与现有技术相比，本发明提供的制备方法采用特定适合超高分子量聚乙烯纤维的涂层物质，并且在涂覆前经过等离子机的处理增加了纤维表面粗糙度以及引进表面基团，实现整体较好的相互作用，进而增加了表面能从而吸附了更多的涂层，使得到的产品耐磨性明显提升。

技术特征：

1.一种耐磨型超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述超高分子量聚乙烯纱线的纤度为200dtex～2000dtex，强度为25cn/dtex～40cn/dtex，yoy耐磨次数为100次～1000次。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述等离子处理的气氛为氧气气氛、氩气气氛、氮气气氛或空气气氛。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述等离子处理的气压为10pa～100pa，功率为5w～500w，处理时间为1min～10min。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硅酮类处理剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷水溶液或二甲基硅氧烷水溶液；所述硅酮类处理剂的浓度为5wt％～15wt％。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述进行硅酮类处理剂涂覆处理的过程具体为：

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述烘房的温度为60℃～80℃，持续烘干的时间为1min～10min。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚烯烃水性树脂采用水溶液的形式进行涂覆处理；聚烯烃水性树脂水溶液的浓度为5wt％～15wt％。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述聚烯烃水性树脂涂覆处理的过程具体为：

10.一种耐磨型超高分子量聚乙烯纤维，其特征在于，采用权利要求1～9任一项所述的制备方法制备而成。

技术总结
本发明提供了一种耐磨型超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法；该制备方法包括以下步骤：将超高分子量聚乙烯纱线进行等离子处理后，依次进行硅酮类处理剂涂覆处理和聚烯烃水性树脂涂覆处理，得到耐磨型超高分子量聚乙烯纤维。与现有技术相比，本发明提供的制备方法采用特定适合超高分子量聚乙烯纤维的涂层物质，并且在涂覆前经过等离子机的处理增加了纤维表面粗糙度以及引进表面基团，实现整体较好的相互作用，进而增加了表面能从而吸附了更多的涂层，使得到的产品耐磨性明显提升。

技术研发人员：夏文,黄兴良,葛兆刚,贾梦鑫,任亚爽,赵桂亮
受保护的技术使用者：北京同益中新材料科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10