一种抗磨损高强度纤维及其制备工艺的制作方法

本发明涉及复合纤维材料，特别涉及一种抗磨损高强度纤维及其制备工艺。

背景技术：

1、高性能纤维是纤维科学和工程界开发的一批具有高强度、高模量、耐高温性的新一代合成纤维。高性能纤维具有普通纤维没有的特殊性能，主要应用于军工和高科技产业各个领域。主要品种为有机纤维的对位芳纶(聚对苯二甲酰对苯二胺)、全芳香族聚酯、超高相对分子质量的高强聚乙烯纤维及新问世的聚苯并双恶唑等，无机纤维主要为碳纤维。

2、防弹衣是一种非常重要的个体防护装备，在保护生命安全、降低伤亡程度方面具有重要的作用。其中轻质防弹衣的材料主要是芳纶1414和超高分子量聚乙烯纤维(uhmwpe)机织布等。防弹衣的结构直接影响其防护性能，改变防弹衣的结构和加工方法对提高防弹衣性能有着重要的影响。影响防弹材料的防弹保护水平和效力的具体参数包括纤维构造、纤维表面、粘合剂树脂和粘合剂树脂含量。但是，纤维是防弹材料的核心，对于织物在防御碎片和子弹的穿透方面的效力具有最主要的影响。强度高的高性能纤维具有足够高的拉伸模量和韧度来为用户提供优异的防弹保护，和足够低的重量来产生适于穿着的材料。

3、兼具多种优异性能的纤维材料一直深受市场欢迎。在高强度纤维系列产品中，赋予高强度纤维优异的抗磨损性能，是该系列产品研究热点之一。对于本行业的从业研究者，也一直致力于研究更佳性能的抗磨损高强度纤维。

技术实现思路

1、为了解决背景技术中提到的问题，本发明提供一种抗磨损高强度纤维，采用高分子量聚乙烯为基体，通过体系中的其他组分之间协同作用，进一步提高了纤维的强度和耐磨性，可适用于防弹材料。

2、具体为：

3、一种抗磨损高强度纤维，其原料组分包括:聚乙烯90-95份、增强改性粉末7-12份、聚对羟基苯甲酸酯2-5份、纳米石墨粉1-2.5份。

4、在实施上述实施例时，优选地，所述聚乙烯的分子量为50000-600000。

5、在实施上述实施例时，优选地，所述增强改性粉末的原料组成包括:碳酸钙14-20份、亚油酸0.2-0.6份、十八烷基三甲基氯化铵0.02–0.08份、乙醇7-8份和去离子水100份。

6、进一步地，所述增强改性剂的制备步骤包括:

7、s1.将纳米碳酸钙与去离子水混合，搅拌制成浆液，备用；

8、s2.往s1的浆液中添加亚油酸和乙醇，加热搅拌，反应30-40min；

9、s3.继续往s2的物料添加十八烷基三甲基氯化铵，保温搅拌，反应30-40min；

10、s4.过滤浆料，滤饼烘干粉碎，获得增强改性粉末。

11、进一步地，s2步骤中的加热温度为70-80℃。

12、进一步地，所述增强改性粉末粒径为100-200nm。

13、进一步地，s4步骤中粉碎机转速20000-30000r/min，粉碎时间2-3min。

14、本发明还提供上述的抗磨损高强度纤维的制备工艺，包括如下步骤：

15、步骤1、将聚乙烯、增强改性粉末、聚对羟基苯甲酸酯、纳米石墨粉按配比投入到熔融纺丝机，进行熔融纺丝得到初级纤维丝；

16、步骤2、将初级纤维丝进行卷绕获得次级纤维丝；

17、步骤3、将次级纤维丝进行牵伸得到抗磨损高强度纤维产品。

18、在实施上述实施例时，优选地，步骤1中熔融纺丝工艺参数为：螺杆第一区温度为300-305℃，螺杆第二区温度为305-310℃，螺杆三区温度为300-305℃，螺杆第四区温度为295-300℃，计量泵温度为290-295℃，箱体温度为300-305℃；喷丝板孔径为0.1-0.2mm，喷丝板孔数为50-100个，纺丝速度为700-800m/min。

19、在实施上述实施例时，优选地，步骤3中牵伸工艺参数为：热盘温度为80-90℃，热板温度为130-140℃，牵伸速度为220-260m/min，拉伸倍数为2-4。

20、与现有技术相比，本发明的有益特点在于：

21、1、本发明的抗磨损高强度纤维，添加有增强改性粉末用于进一步提高纤维的强度；并且，增强改性粉末通过碳酸钙、亚油酸、十八烷基三甲基氯化铵、乙醇和去离子水复配制得，利用亚油酸对碳酸钙进行改性，亚油酸一端为羧基亲水基团能够与碳酸钙表面发生反应进而吸附，亚油酸另一端为长链烷基，与有机基体具有良好的相容性，使得改性碳酸钙在聚乙烯中具有优异的分散性，同时，十八烷基三甲基氯化铵其末端长链缠绕在亚油酸的脂肪链上，能够在高速剪切作用下造成脂肪酸链压缩和弯曲，从而导致纳米碳酸钙粒子密实化，使得纤维拉伸强度提高，具有优异的防弹效果。

22、2、本发明的抗磨损高强度纤维，其原料组分中添加有聚对羟基苯甲酸酯，利用聚对羟基苯甲酸酯特殊的层状结构特性，在使用过层中能发生层与层的滑移，提高纤维的抗磨损能力，还能够与石墨组分协同减少摩擦。

23、3、本发明的抗磨损高强度纤维属于具有高强度、高模量、耐磨性的高性能纤维，适用范围广，尤其是可用作防弹材料。

技术特征：

1.一种抗磨损高强度纤维，其特征在于，其原料组分包括:聚乙烯90-95份、增强改性粉末7-12份、聚对羟基苯甲酸酯2-5份、纳米石墨粉1-2.5份。

2.根据权利要求1所述的抗磨损高强度纤维，其特征在于，所述聚乙烯的分子量为50000-600000。

3.根据权利要求1所述的抗磨损高强度纤维，其特征在于，所述增强改性粉末的原料组成包括:碳酸钙14-20份、亚油酸0.2-0.6份、十八烷基三甲基氯化铵0.02–0.08份、乙醇7-8份和去离子水100份。

4.根据权利要求3所述的抗磨损高强度纤维，其特征在于，所述增强改性剂的制备步骤包括:

5.根据权利要求4所述的抗磨损高强度纤维，其特征在于，s2步骤中的加热温度为70-80℃。

6.根据权利要求4所述的抗磨损高强度纤维，其特征在于，所述增强改性粉末粒径为100-200nm。

7.根据权利要求1所述的抗磨损高强度纤维，其特征在于，s4步骤中粉碎机转速20000-30000r/min，粉碎时间2-3min。

8.一种如权利要求1～7任意一项所述的抗磨损高强度纤维的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述的抗磨损高强度纤维的制备工艺，其特征在于，步骤1中熔融纺丝工艺参数为：螺杆第一区温度为300-305℃，螺杆第二区温度为305-310℃，螺杆三区温度为300-305℃，螺杆第四区温度为295-300℃，计量泵温度为290-295℃，箱体温度为300-305℃；喷丝板孔径为0.1-0.2mm，喷丝板孔数为50-100个，纺丝速度为700-800m/min。

10.根据权利要求8所述的抗磨损高强度纤维的制备工艺，其特征在于，步骤3中牵伸工艺参数为：热盘温度为80-90℃，热板温度为130-140℃，牵伸速度为220-260m/min，拉伸倍数为2-4。

技术总结
本发明提供一种抗磨损高强度纤维及其制备工艺，属于复合纤维材料技术领域。其中，抗磨损高强度纤维，其原料组分包括:聚乙烯90‑95份、增强改性粉末7‑12份、聚对羟基苯甲酸酯2‑5份、纳米石墨粉1‑2.5份。本发明提供一种抗磨损高强度纤维，采用高分子量聚乙烯为基体，通过体系中的其他组分之间协同作用，进一步提高了纤维的强度和耐磨性，可适用于防弹材料。

技术研发人员：胡焯郎
受保护的技术使用者：宁波依兰布艺有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16