一种耐蠕变纤维及其制备方法与流程

1.本技术涉及高分子材料的技术领域，更具体地说，它涉及一种耐蠕变纤维及其制备方法。


背景技术：

2.超高分子量聚乙烯(uhmwpe)纤维，又称为高强高模聚乙烯纤维，是1970年发展起来的一种高性能纤维，外观为白色，与芳香族纤维、碳纤维被视作目前能够实现工业化生产的三大高性能纤维。由于超高分子量聚乙烯纤维具有高强度、高模量、密度小、抗冲击、抗化学腐蚀性能好等优异性能，超高分子量聚乙烯纤维被广泛应用于轻质防弹头盔、软质防弹服等领域。
3.相关技术中，超高分子量聚乙烯纤维的制备工艺包括如下工艺步骤：配置纺丝溶液
‑
添加抗氧剂
‑
双螺杆挤出机挤出纺丝
‑
冷水浴骤冷形成冻胶原丝
‑
萃取溶剂
‑
干燥
‑
热拉伸得到超高分子量聚乙烯纤维。
4.针对上述中的相关技术，由于超高分子量聚乙烯纤维分子无侧链，具有对称的亚甲基结构，纤维分子间无氢键并且范德华力较小，导致超高分子量聚乙烯纤维分子间作用力很小，在应力作用下，超高分子量聚乙烯纤维易发生蠕变现象。


技术实现要素：

5.为了改善超高分子量聚乙烯纤维易发生蠕变现象的问题，本技术提供一种耐蠕变纤维及其制备方法。
6.申请人在试验探究的过程中，发现在超高分子量聚乙烯纤维主链上增加侧支链，并在侧支链上引入乙基、丙基等基团可以进一步增加超高分子量聚乙烯纤维分子间的作用力，从而进一步提高超高分子量聚乙烯纤维的耐蠕变性能。
7.第一方面，本技术提供一种耐蠕变纤维，采用如下的技术方案：
8.一种耐蠕变纤维，包括如下组分：超高分子量聚乙烯、环氧树脂、石墨烯、纳米碳化硅和云母。
9.通过采用上述技术方案，选用石墨烯、纳米碳化硅和云母来对超高分子量聚乙烯进行填充改性，使得石墨烯、纳米碳化硅和云母与超高分子量聚乙烯纤维分子链之间产生作用力，从而提高超高分子量聚乙烯的耐热性和耐蠕变性能；
10.将环氧树脂作为基体树脂来进行添加，一方面起到促进石墨烯、纳米碳化硅、云母和超高分子量聚乙烯相混的作用；另一方面环氧树脂还能起到成核剂的作用，使得体系中以环氧树脂为基体，石墨烯、纳米碳化硅、云母和超高分子量聚乙烯沿环氧树脂分散并结晶形成微纤结构，进而提高填充改性后的超高分子量聚乙烯的加工稳定性。
11.优选的，包含以下质量百分数的原料：超高分子量聚乙烯88
‑
92％；环氧树脂3
‑
5％；石墨烯1.5
‑
3％；纳米碳化硅1.5
‑
2.5％；云母0.5
‑
1.5％。
12.通过采用上述技术方案，采用上述配比范围内制备获得的超高分子量聚乙烯纤维
具有良好的耐热性和抗蠕变性能。申请人在试验过程中发现，环氧树脂的添加量为3
‑
5％时，环氧树脂在填料中能够较好地分散，同时在该范围内，随着环氧树脂的添加，填料的相混程度呈逐渐上升的趋势，分析原因可能在于，在该添加量范围内，环氧树脂的添加量越多，复合纤维中的微纤现象更明显，因此环氧树脂可能起到成核剂的作用，促进各物质与超高分子量聚乙烯纤维相混，一定程度上提高改性后超高分子量聚乙烯纤维的耐热性和抗蠕变性。
13.另一方面，申请人发现当环氧树脂的添加量高于5％以后，改性后超高分子量聚乙烯纤维在测试力学性能时反而出现一定降低，该现象在环氧树脂的添加量高于10％后尤为明显，分析原因可能在于，当环氧树脂的添加量高于一定阈值后，环氧树脂在填料中的分散程度可能会因为发生团聚现象而分散不均，因此导致纺丝后改性超高分子量聚乙烯纤维在团聚处容易发生断裂。
14.优选的，所述超高分子量聚乙烯经过氧化苯甲酰和3
‑
(丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷交联改性。
15.通过采用上述技术方案，对超高分子量聚乙烯进行交联改性，交联改性方法包含辐射接枝交联、光交联、过氧化物交联、硅烷交联改性等，直接改变超高分子量聚乙烯纤维分子的化学结构，相较于物理填充改性的方式而言，交联改性所获得效果和性能的耐久性会更好。
16.硅烷交联改性，通常将含过氧化物和硅烷偶联剂的超高分子量聚乙烯加热，过氧化物分解并产生自由基，自由基进一步夺取超高分子量聚乙烯分子中的氢原子并且产生新的活性自由基，活性自由基与硅烷发生接枝反应，形成交联网状结构。
17.过氧化苯甲酰在加热的条件下分解产生自由基，过氧化甲酰产生的自由基夺取超高分子量聚乙烯分子链上的h，形成超高分子量聚乙烯分子自由基，超高分子量聚乙烯分子与3
‑
(丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷发生接枝反应，3
‑
(丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷接枝到超高分子量聚乙烯分子链上后发生水解反应形成硅醇，两个硅醇间发生脱水缩合反应，从而形成网状交联结构，实现对超高分子量聚乙烯分子的化学交联改性。
18.经过申请人对比试验发现，单独采用上述物理填充改性方法来对超高分子量聚乙烯进行改性，获得的超高分子量聚乙烯纤维的耐热性以及耐蠕变性能均不如采用物理填充改性和化学交联改性获得的超高分子量聚乙烯纤维；单独采用上述化学交联改性方法来对超高分子量聚乙烯进行改性，获得的超高分子量聚乙烯纤维的耐热性以及耐蠕变性能也均不如采用物理填充改性和化学交联改性获得的超高分子量聚乙烯纤维。
19.由此可推断，通过本技术中的物理填充改性和化学交联改性方法相配合，能够进一步改善和提高超高分子量聚乙烯纤维的耐热性和耐蠕变性能，分析原因可能在于，通过物理填充改性，使得超高分子量聚乙烯分子间存在类似物理交联点，从而增强了超高分子量聚乙烯分子间的作用力；通过化学交联改性的方法，使得超高分子量聚乙烯分子链上引入侧链，并通过超高分子量聚乙烯分子间脱水缩合反应形成网状交联结构，实现对超高分子量聚乙烯分子内结构的改性；由于对超高分子量聚乙烯分子内以及分子间的作用方式均进行了改善，因此可能促成两者相结合改性的方式取得的效果均高于任意一者。
20.优选的，所述过氧化苯甲酰的添加量为超高分子量聚乙烯的1
‑
5wt％，所述3
‑
(丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷的添加量为超高分子量聚乙烯的10
‑
20wt％。
21.通过采用上述技术方案，过氧化苯甲酰作为引发剂，添加量为超高分子量聚乙烯的1
‑
5wt％时，能够较好地活化超高分子量聚乙烯，且活化后与3
‑
(丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷的交联度较好，能够达到80％以上；
22.当过氧化苯甲酰的添加量为超高分子量聚乙烯的5
‑
10wt％时，活化后的超高分子量聚乙烯与3
‑
(丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷的交联度虽然也有增加，但是通过增加过氧化苯甲酰的添加量获得交联度的提升量比较有限；
23.当过氧化苯甲酰的添加量为超高分子量聚乙烯的10wt％以上时，活化后的超高分子量聚乙烯与3
‑
(丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷的交联度不但没有提高，反而出现了一定程度上的降低；分析原因可能在于，当过氧化苯甲酰的添加量超过一定阈值时，过氧化苯甲酰之间也可能发生交联反应，进而影响对超高分子量聚乙烯分子的活化过程。
[0024]3‑
(丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷作为硅烷偶联剂，添加量为超高分子量聚乙烯的10
‑
20wt％时，能够在过氧化苯甲酰的作用下，使得大量3
‑
(丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷接枝到超高分子量聚乙烯分子链上，从而在超高分子量聚乙烯分子链上引入丙基酰氧基，通过进一步对改性超高分子量聚乙烯纤维的性能检测，发现3
‑
(丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷作为硅烷偶联剂能够进一步改善超高分子量聚乙烯的耐蠕变性能。
[0025]
优选的，所述过氧化苯甲酰、3
‑
(丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷与超高分子量聚乙烯按质量比为1：3：20。
[0026]
通过采用上述技术方案，经过申请人试验发现，当过氧化苯甲酰、3
‑
(丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷与超高分子量聚乙烯按质量比为1：3：20时，即过氧化苯甲酰的添加量为超高分子量聚乙烯的5wt％，3
‑
(丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷的添加量为超高分子量聚乙烯的15wt％，超高分子量聚乙烯的交联改性效果最好，能够达到85％左右的交联度，同时改性后的超高分子量聚乙烯所获得的抗蠕变性能最佳。
[0027]
优选的，所述纳米碳化硅经乙烯基三甲氧基硅烷吸附改性。
[0028]
优选的，所述乙烯基三甲氧基硅烷的添加量为纳米碳化硅的30
‑
50wt％。
[0029]
通过采用上述技术方案，纳米碳化硅由于粒径较小，其表面积较大且表面能高，比较容易发生团聚的现象，而发生团聚后容易影响纳米碳化硅与超高分子量聚乙烯的相混程度，并最终影响超高分子量聚乙烯纤维的抗蠕变性能。
[0030]
当乙烯基三甲氧基硅烷的添加量为纳米碳化硅的30
‑
50wt％时，乙烯基三甲氧基硅烷能够较好地吸附到纳米碳化硅表面，同时使得纳米碳化硅能够较好地相混在填料中。
[0031]
经申请人试验发现纳米碳化硅经乙烯基三甲氧基硅烷吸附改性后，能够进一步提高纳米碳化硅在填料中的相混和结合程度，分析原因可能在于，乙烯基三甲氧基硅烷吸附到纳米碳化硅表面后，乙烯基三甲氧基硅烷的甲氧基能够与纳米碳化硅表面的官能团如
‑
si,
‑
oh等发生反应形成化学键，而乙烯基三甲氧基硅烷的乙烯基则能够与环氧树脂发生化学交联，促进乙烯基三甲氧基硅烷在填料中分散的同时，较大程度上减小了纳米碳化硅发生团聚的几率，进而提高物理填充改性后超高分子量聚乙烯的抗蠕变性能。
[0032]
第二方面，本技术提供一种耐蠕变纤维的制备方法，采用如下的技术方案：
[0033]
一种耐蠕变纤维的制备方法，包括如下工艺步骤：
[0034]
s1，按比例添加超高分子量聚乙烯、环氧树脂、石墨烯、纳米碳化硅和云母，配置得到超高分子量聚乙烯纤维纺丝溶液；
[0035]
s2，将超高分子量聚乙烯纤维纺丝溶液加入双螺杆挤出机中，溶胀后挤出纺丝；
[0036]
s3，纺丝后经喷丝板后进入冷水浴骤冷，得到超高分子量聚乙烯冻胶原丝；
[0037]
s4，按比例配置交联改性溶液，加入到萃取剂中，得到混合交联改性溶液；
[0038]
s5，利用混合交联改性溶液对超高分子量聚乙烯冻胶原丝进行超声萃取；
[0039]
s6，对超高分子量聚乙烯纤维进行干燥和热拉伸，得到抗蠕变超高分子量聚乙烯纤维。
[0040]
通过采用上述技术方案，经过申请人试验发现，相较于直接将超高分子量聚乙烯纤维浸泡于溶有硅烷偶联剂和引发剂的交联溶液中并进行热处理的方式而言，将交联改性溶液加入萃取剂中的方式，一定程度上能够提高超高分子量聚乙烯纤维与硅烷偶联剂之间的交联程度。
[0041]
优选的，步骤s1中所述纳米碳化硅的预处理工艺包括如下工艺步骤：
[0042]
1)按比例将纳米碳化硅和乙烯基三甲氧基硅烷添加到甲苯中进行预混；
[0043]
2)在通入氮气进行保护的条件下，搅拌并进行升温反应；
[0044]
3)将步骤2得到的产品依次进行真空抽滤、超声波分散和离心洗涤，并置于烘箱中进行干燥后，得到吸附改性后的纳米碳化硅。
[0045]
通过采用上述技术方案，通过对碳化硅进行吸附改性，尽可能减小了纳米碳化硅在相混过程中发生团聚的几率。
[0046]
优选的，步骤s4混合交联改性溶液中的过氧化苯甲酰的质量分数为3％。
[0047]
通过采用上述技术方案，当过氧化苯甲酰的质量分数为3％时，能够在超高分子量聚乙烯纤维热拉伸过程中较好地起到引发反应的作用，并促进3
‑
(丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷与超高分子量聚乙烯分子进行交联反应，形成交联网状结构，从而提高超高分子量聚乙烯纤维的抗蠕变性能。
[0048]
综上所述，本技术具有以下有益效果：
[0049]
1、由于本技术采用环氧树脂、石墨烯、纳米碳化硅、云母、过氧化苯甲酰和3
‑
(丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷来对超高分子量聚乙烯进行改性，物理填充改性和化学交联改性方法相配合，能够进一步改善和提高超高分子量聚乙烯纤维的耐热性和耐蠕变性能；
[0050]
2、本技术中优选采用5wt％过氧化苯甲酰和15wt％3
‑
(丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷来对超高分子量聚乙烯分子进行交联改性，超高分子量聚乙烯的交联改性效果最好，能够达到85％左右的交联度，同时改性后的超高分子量聚乙烯所获得的抗蠕变性能最佳；
[0051]
3、本技术通过乙烯基三甲氧基硅烷来对纳米碳化硅进行吸附改性，一方面乙烯基三甲氧基硅烷的甲氧基能够与纳米碳化硅表面的官能团如
‑
si,
‑
oh等发生反应形成化学键；另一方面乙烯基三甲氧基硅烷的乙烯基则能够与环氧树脂发生化学交联，促进乙烯基三甲氧基硅烷在填料中分散的同时，较大程度上减小了纳米碳化硅发生团聚的几率，提高物理填充改性后超高分子量聚乙烯的抗蠕变性能。
具体实施方式
[0052]
以下结合制备例、实施例和对比例来对本技术作进一步详细说明。
[0053]
本技术各制备例、实施例和对比例中所使用的原料的性能参数如下表：
[0054]
本技术中的超高分子量聚乙烯纤维是采用冻胶纺丝的工艺制备获得的，其基础工艺步骤如下：
[0055]
1)利用白油作为溶剂将超高分子量聚乙烯溶解获得纺丝溶液；
[0056]
2)将超高分子量聚乙烯纤维纺丝溶液加入双螺杆挤出机中，利用正庚烷溶胀后挤出纺丝；
[0057]
3)纺丝后经喷丝板后进入冷水浴进行骤冷，得到超高分子量聚乙烯冻胶原丝；
[0058]
4)利用二氯甲烷作为萃取剂对超高分子量聚乙烯冻胶原丝进行逆流萃取；
[0059]
5)对经过步骤4的超高分子量聚乙烯冻胶原丝进行干燥和热拉伸，得到超高分子量聚乙烯纤维。
[0060]
溶剂的选用及其剂量、萃取剂的选用及其剂量对于本技术中探究的超高分子量聚乙烯纤维的抗蠕变性能无太大影响。
[0061]
吸附改性的纳米碳化硅的制备例
[0062]
制备例1
[0063]
本技术制备例公开了一种吸附改性的纳米碳化硅，制备获得一份吸附改性的纳米碳化硅所需要的原料如下：
[0064]
纳米碳化硅200g；乙烯基三甲氧基硅烷60g。
[0065]
上述吸附改性的纳米碳化硅由以下工艺步骤制备得到：
[0066]
在2000ml四口烧瓶中加入1200ml甲苯，按比例将200g纳米碳化硅和60g加入到甲苯中，向四口烧瓶中通入氮气进行保护，对四口烧瓶进行搅拌，控制搅拌速度为200r/min，加热至90℃并进行恒温反应，控制反应时间为3h。反应3h后，产品趁热进行真空抽滤，经两次超声分散(以水和丙酮为介质)，每次超声分散的时间控制为30min，然后将产品进行离心洗涤(以水和丙酮为介质)，控制转速为5000r/min,控制离心时间为30min，将产品置于烘箱中进行干燥，控制烘箱温度为120℃，烘干时间为2h，冷却后得到吸附改性的纳米碳化硅。
[0067]
制备例2
[0068]
制备例2与制备例1的区别在于：乙烯基三甲氧基硅烷的添加量为80g。
[0069]
制备例3
[0070]
制备例3与制备例1的区别在于：乙烯基三甲氧基硅烷的添加量为100g。
[0071]
制备例4
[0072]
制备例4与制备例1的区别在于：将60g乙烯基三甲氧基硅烷添加到1000ml四口烧瓶中，200g纳米碳化硅添加到四口烧瓶中，对四口烧瓶进行搅拌，控制搅拌速度为200r/min，对产品进行抽滤，将产品进行置入烘箱中进行干燥，控制烘箱温度为65℃，烘干时间为1.5h，冷却后得到吸附改性的纳米碳化硅。
[0073]
实施例
[0074]
实施例1
[0075]
本技术实施例公开了一种耐蠕变纤维，制备获得一份耐蠕变纤维所需要的原料如下：
[0076]
超高分子量聚乙烯粉末880g；环氧树脂50g；石墨烯30g；纳米碳化硅25g；云母15g。
[0077]
一种耐蠕变纤维的制备方法包括如下工艺步骤：
[0078]
1)利用1500g白油作为溶剂，按比例将880g超高分子量聚乙烯粉末、50g环氧树脂、30g石墨烯、25g纳米碳化硅和15g云母溶解，获得纺丝溶液；
[0079]
2)将超高分子量聚乙烯纤维纺丝溶液加入双螺杆挤出机中，利用正庚烷溶胀后挤出纺丝；
[0080]
3)纺丝后经喷丝板后进入冷水浴进行骤冷，得到超高分子量聚乙烯冻胶原丝；
[0081]
4)利用2000g二氯甲烷作为萃取剂对超高分子量聚乙烯冻胶原丝进行逆流萃取；
[0082]
5)对经过步骤4的超高分子量聚乙烯冻胶原丝进行干燥和热拉伸，得到耐蠕变纤维(即具有抗蠕变性能的超高分子量聚乙烯纤维)。
[0083]
实施例2
[0084]
实施例2与实施例1的区别在于，制备获得一份耐蠕变纤维所需要的原料如下：
[0085]
超高分子量聚乙烯粉末920g；环氧树脂30g；石墨烯20g；纳米碳化硅20g；云母10g。
[0086]
实施例3
[0087]
实施例3与实施例1的区别在于，制备获得一份耐蠕变纤维所需要的原料如下：
[0088]
超高分子量聚乙烯粉末800g；环氧树脂130g；石墨烯30g；纳米碳化硅25g；云母15g。
[0089]
实施例4
[0090]
实施例4与实施例1的区别在于，制备获得一份耐蠕变纤维所需要的原料如下：
[0091]
超高分子量聚乙烯粉末920g；环氧树脂10g；石墨烯30g；纳米碳化硅25g；云母15g。
[0092]
实施例5
[0093]
实施例5与实施例1的区别在于，纳米碳化硅选用制备例1制备得到的吸附改性的纳米碳化硅。
[0094]
实施例6
[0095]
实施例6与实施例1的区别在于，纳米碳化硅选用制备例2制备得到的吸附改性的纳米碳化硅。
[0096]
实施例7
[0097]
实施例7与实施例1的区别在于，纳米碳化硅选用制备例3制备得到的吸附改性的纳米碳化硅。
[0098]
实施例8
[0099]
实施例8与实施例1的区别在于，纳米碳化硅选用制备例4制备得到的吸附改性的纳米碳化硅。
[0100]
实施例9
[0101]
实施例9与实施例7的区别在于，制备获得一份耐蠕变纤维所需要的原料如下：
[0102]
超高分子量聚乙烯粉末880g；环氧树脂50g；石墨烯30g；纳米碳化硅25g；云母15g；
过氧化苯甲酰8.8g；3
‑
(丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷88g。
[0103]
一种耐蠕变纤维的制备方法包括如下工艺步骤：
[0104]
1)利用1500g白油作为溶剂，按比例将880g超高分子量聚乙烯粉末、50g环氧树脂、30g石墨烯、25g纳米碳化硅和15g云母溶解，获得纺丝溶液；
[0105]
2)将超高分子量聚乙烯纤维纺丝溶液加入双螺杆挤出机中，利用正庚烷溶胀后挤出纺丝；
[0106]
3)纺丝后经喷丝板后进入冷水浴进行骤冷，得到超高分子量聚乙烯冻胶原丝；
[0107]
4)利用2000g二氯甲烷作为萃取剂对超高分子量聚乙烯冻胶原丝进行逆流萃取；
[0108]
5)对经过步骤4的超高分子量聚乙烯冻胶原丝进行干燥和热拉伸，得到粗品；
[0109]
6)按比例将8g过氧化苯甲酰和80g 3
‑
(丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷配置成交联溶液，将粗品浸没于交联溶液中，控制浸没时间为2h；
[0110]
7)对经过步骤6的粗品进行干燥和热拉伸，得到耐蠕变纤维。
[0111]
实施例10
[0112]
实施例10与实施例9的区别在于，一种耐蠕变纤维的制备方法包括如下工艺步骤：
[0113]
1)利用1500g白油作为溶剂，按比例将880g超高分子量聚乙烯粉末、50g环氧树脂、30g石墨烯、25g纳米碳化硅和15g云母溶解，获得超高分子量聚乙烯纤维纺丝溶液；
[0114]
2)将超高分子量聚乙烯纤维纺丝溶液加入双螺杆挤出机中，利用正庚烷溶胀后挤出纺丝；
[0115]
3)纺丝后经喷丝板后进入冷水浴进行骤冷，得到超高分子量聚乙烯冻胶原丝；
[0116]
4)按比例将8.8g过氧化苯甲酰和88g 3
‑
(丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷加入到200g二氯甲烷中，配置得到混合交联改性溶液，利用混合交联改性溶液对超高分子量聚乙烯冻胶原丝进行超声逆流萃取；
[0117]
5)对经过步骤4的超高分子量聚乙烯冻胶原丝进行干燥和热拉伸，得到抗蠕变纤维(即具有抗蠕变性能的超高分子量聚乙烯纤维)。
[0118]
实施例11
[0119]
实施例11与实施例10的区别在于，过氧化苯甲酰的添加量为44g，3
‑
(丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷的添加量为132g。
[0120]
实施例12
[0121]
实施例12与实施例11的区别在于，3
‑
(丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷的添加量为176g。
[0122]
实施例13
[0123]
实施例13与实施例11的区别在于，过氧化苯甲酰的添加量为88g。
[0124]
实施例14
[0125]
实施例14与实施例11的区别在于，二氯甲烷的添加量为1300g。
[0126]
实施例15
[0127]
实施例15与实施例11的区别在于，二氯甲烷的添加量为2000g。
[0128]
对比例
[0129]
对比例1
[0130]
对比例1与实施例1的区别在于，步骤1中利用1500g白油作为溶剂，按比例将1000g
超高分子量聚乙烯粉末溶解，获得纺丝溶液。
[0131]
对比例2
[0132]
对比例2与实施例1的区别在于，步骤1中用等量的超高分子量聚乙烯粉末替换环氧树脂。
[0133]
对比例3
[0134]
对比例3与实施例1的区别在于，步骤1中用等量的超高分子量聚乙烯粉末替换石墨烯、纳米碳化硅和云母。
[0135]
性能检测试验
[0136]
按照gb/t 19975
‑
2005高强化纤长丝拉伸性能试验方法来对本技术实施例1
‑
14和对比例1
‑
3进行性能测试，分别计算实施例1
‑
14和对比例1
‑
3的平均断裂强度和拉伸蠕变伸长率。
[0137]
其中拉伸蠕变伸长率的计算公式为：g＝[(l1‑
l0)/l0]
×
100％
[0138]
式中：
[0139]
g为拉伸蠕变伸长率，％；l0为试样的初始长度，单位为毫米(mm)；l1为施加重负荷后试样的长度或最终断裂长度，单位为毫米(mm)。
[0140]
检测结果如下表所示。
[0141][0142]
结合实施例1
‑
4和对比例1
‑
3可以看出，选用本技术中的石墨烯、纳米碳化硅和云母对超高分子量聚乙烯进行填充改性，能够提高超高分子量聚乙烯纤维的断裂强度，并且显著提高超高分子量聚乙烯纤维的抗蠕变性能。
[0143]
当环氧树脂的添加量为3
‑
5％时，环氧树脂的添加能够进一步增强超高分子量聚乙烯纤维的断裂强度和抗蠕变性能，分析原因可能在于，在该添加量范围内，环氧树脂的添加量越多，复合纤维中的微纤现象更明显，环氧树脂可能起到成核剂的作用，促进各物质与
超高分子量聚乙烯纤维相混，一定程度上提高改性后超高分子量聚乙烯纤维的断裂强度和抗蠕变性。
[0144]
当环氧树脂的添加量高于5％以后，改性后超高分子量聚乙烯纤维在测试力学性能时反而出现一定降低，该现象在环氧树脂的添加量高于10％后尤为明显，分析原因可能在于，当环氧树脂的添加量高于一定阈值后，环氧树脂在填料中的分散程度可能会因为发生团聚现象而分散不均，因此导致纺丝后改性超高分子量聚乙烯纤维在团聚处容易发生断裂。
[0145]
结合实施例1、实施例5
‑
8可以看出，利用乙烯基三甲氧基硅烷对纳米碳化硅进行吸附改性后，能够进一步提高超高分子量聚乙烯纤维的抗蠕变性能。
[0146]
结合实施例1、实施例5
‑
8和实施例9
‑
12可以看出，选用过氧化苯甲酰和3
‑
(丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷来对超高分子量聚乙烯进行化学交联改性后，能够进一步提高超高分子量聚乙烯纤维的抗蠕变性能。分析原因可能在于，通过物理填充改性，使得超高分子量聚乙烯分子间存在类似物理交联点，从而增强了超高分子量聚乙烯分子间的作用力；通过化学交联改性的方法，使得超高分子量聚乙烯分子链上引入侧链，并通过超高分子量聚乙烯分子间脱水缩合反应形成网状交联结构，实现对超高分子量聚乙烯分子内结构的改性；由于对超高分子量聚乙烯分子内以及分子间的作用方式均进行了改善，因此可能促成两者相结合改性的方式取得的效果均高于任意一者。
[0147]
结合实施例10
‑
15可以看出，过氧化苯甲酰的浓度为混合交联改性溶液的3％左右时，能够在超高分子量聚乙烯纤维热拉伸过程中较好地起到引发反应的作用，并促进3
‑
(丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷与超高分子量聚乙烯分子进行交联反应，形成交联网状结构，从而提高超高分子量聚乙烯纤维的抗蠕变性能。而通过增加萃取剂来改变过氧化苯甲酰在混合交联改性溶液中的浓度，对超高分子量聚乙烯纤维的抗蠕变性能并无太大影响，通过增加过氧化苯甲酰的添加量能够进一步提高超高分子量聚乙烯纤维的抗蠕变性能。
[0148]
本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。