本發(fā)明涉及高分子纖維，具體涉及一種耐切割超高分子量聚乙烯纖維及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、超高分子量聚乙烯纖維，以其卓越的耐磨性、高強(qiáng)度、低密度和化學(xué)穩(wěn)定性，在眾多工業(yè)領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。然而，隨著科技的進(jìn)步和市場(chǎng)需求的變化，對(duì)纖維的耐切割性能提出了更高要求，傳統(tǒng)的超高分子量聚乙烯纖維雖然在耐磨性和強(qiáng)度方面表現(xiàn)出色，但在面對(duì)鋒利的切割工具時(shí)，其耐切割性能仍有待提升。

2、為了增強(qiáng)超高分子量聚乙烯纖維的耐切割性能，常見的方法是通過化學(xué)改性，引入特定的官能團(tuán)或聚合物鏈段，以改善纖維的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和表面性質(zhì)，然而，這些改性方法往往需要在復(fù)雜的工藝條件下進(jìn)行，且改性效果有限，難以滿足日益增長(zhǎng)的耐切割性能需求。此外，填料的加入也是提升纖維性能的有效途徑之一，通過引入具有高強(qiáng)度、高模量或特殊功能的填料，如碳纖維、氧化石墨烯等，可以顯著提高纖維的拉伸強(qiáng)度和抗切割能力。然而，填料的分散性和與基體樹脂的界面結(jié)合力是影響填料改性效果的關(guān)鍵因素，若填料分散不均或界面結(jié)合力弱，不僅無法充分發(fā)揮其增強(qiáng)作用，還可能導(dǎo)致纖維性能的下降。

3、因此，如何設(shè)計(jì)一種制備方法使制備的耐切割超高分子量聚乙烯纖維，在具有更加優(yōu)異性能的同時(shí)還能夠具有較好的耐切割性能，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、解決的技術(shù)問題

2、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種耐切割超高分子量聚乙烯纖維及其制備方法，能夠有效地解決現(xiàn)有技術(shù)的超高分子量聚乙烯纖維力學(xué)性能和耐切割性能較差的問題。

3、技術(shù)方案

4、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

5、一種耐切割超高分子量聚乙烯纖維，所述耐切割超高分子量聚乙烯纖維由以下組分組成：有機(jī)硅改性超高分子量聚乙烯、聚苯醚改性超高分子量聚乙烯、改性填料組分、炭黑、硅烷偶聯(lián)劑kh-560、全氟三乙氧基硅烷、聚乙烯蠟和多巴胺改性液；

6、所述有機(jī)硅改性超高分子量聚乙烯以過氧化二異丙苯作為引發(fā)劑將硅烷偶聯(lián)劑kh-570接枝到超高分子量聚乙烯上制得；

7、所述聚苯醚改性超高分子量聚乙烯為超高分子量聚乙烯接枝聚苯乙烯后制得；

8、所述改性填料組分為氧化石墨烯、碳纖維和空心玻璃微珠混合后經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑kh-550改性后制得；

9、所述多巴胺改性液以三羥甲基氨基甲烷和鹽酸多巴胺為原料制得。

10、更進(jìn)一步地，所述有機(jī)硅改性超高分子量聚乙烯的制備方法為：

11、將0.08g過氧化二異丙苯溶解于50ml無水乙醇中，以500r/min的攪拌速度攪拌10min后，以2滴/s的滴速滴加0.25g二月桂酸二丁基錫和0.5g硅烷偶聯(lián)劑kh-570，以300r/min的攪拌速度攪拌10min后加入50g超高分子量聚乙烯，以800/min的攪拌速度攪拌30min后置于78℃的烘箱內(nèi)干燥2h，所得即為有機(jī)硅改性超高分子量聚乙烯。

12、更進(jìn)一步地，所述聚苯醚改性超高分子量聚乙烯的制備步驟為：

13、步驟1、以120kw的電子加速器作為輻照源，在常溫、空氣氛圍下以β射線對(duì)超高分子量聚乙烯進(jìn)行預(yù)先輻照，所得記作輻照處理超高分子量聚乙烯；

14、步驟2、稱取300g去離子水、0.5g十二烷基磺酸鈉、45g輻照處理超高分子量聚乙烯、45g苯乙烯和0.5g過氧化二苯甲酰倒入釜內(nèi)溫度為60℃的反應(yīng)釜內(nèi)，升溫至90℃后進(jìn)行攪拌反應(yīng)，用去離子水洗滌3次后進(jìn)行干燥處理，所得即為聚苯醚改性超高分子量聚乙烯。

15、更進(jìn)一步地，所述步驟1中輻照條件為：加速電壓3mev，輻照劑量16kgy，劑量率7kgy/s，電流7.2ma，掃描寬度1.2m，束長(zhǎng)7.5cm，傳送速度4.8m/min，步驟2中攪拌反應(yīng)的具體操作為以50r/min的攪拌速度攪拌9h，步驟2中干燥處理的具體操作為置于80℃的烘箱內(nèi)干燥12h。

16、更進(jìn)一步地，所述改性填料組分的制備步驟為：

17、步驟a、將氧化石墨烯、碳纖維和空心玻璃微珠按照1：5：2的重量比進(jìn)行混合，攪拌混合后置于160℃的烘箱內(nèi)干燥4h，所得記作填料組分；

18、步驟b、將1g硅烷偶聯(lián)劑kh-550分散于300ml無水乙醇中，分散均勻后加入60g填料組分進(jìn)行機(jī)械攪拌，超聲分散后過濾去除濾液并置于68℃的烘箱內(nèi)干燥至恒重，所得即為改性填料組分。

19、更進(jìn)一步地，所述步驟a中攪拌混合的具體操作為以300r/min的攪拌速度攪拌10min，步驟b中分散均勻的具體操作為以600r/min的攪拌速度攪拌10min，步驟b中機(jī)械攪拌的具體操作為以500r/min的攪拌速度攪拌30min，步驟b中超聲分散的具體操作為以28khz的頻率超聲分散30min。

20、更進(jìn)一步地，所述多巴胺改性液的制備方法為：

21、稱取0.18g三羥甲基氨基甲烷和0.3g鹽酸多巴胺溶解于150ml去離子水中，以500r/min的攪拌速度攪拌10min后滴加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的鹽酸溶液調(diào)節(jié)ph值至8.5，所得即為多巴胺改性液。

22、一種耐切割超高分子量聚乙烯纖維的制備方法，所述制備方法為：

23、s1、將2重量份炭黑和0.1-0.2重量份硅烷偶聯(lián)劑kh-560倒入高速混合機(jī)中高速混合3min，再加入45-50重量份有機(jī)硅改性超高分子量聚乙烯、40-45重量份聚苯醚改性超高分子量聚乙烯、2-3重量份改性填料組分、0.2-0.3重量份全氟三乙氧基硅烷和1.8-2重量份聚乙烯蠟進(jìn)行混合處理，接著倒入密煉機(jī)內(nèi)進(jìn)行高速密煉后經(jīng)紡絲機(jī)紡絲成纖維組分；

24、s2、將纖維組分按照1：20的料液比浸入多巴胺改性液中，在室溫下震蕩處理38h后過濾去除濾液，用去離子水洗滌3次后進(jìn)行干燥處理，所得即為耐切割超高分子量聚乙烯纖維。

25、更進(jìn)一步地，s1中高速混合的攪拌速度為800r/min，s1中混合處理的具體操作為以1000r/min的攪拌速度混合5min，s1中高速密煉的具體操作為在210℃的溫度下以50r/min的攪拌速度混合10min。

26、更進(jìn)一步地，s2中干燥處理的具體操作為置于78℃的烘箱內(nèi)干燥12h。

27、有益效果

28、本發(fā)明提供了一種耐切割超高分子量聚乙烯纖維及其制備方法，與現(xiàn)有公知技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

29、1、本發(fā)明以有機(jī)硅改性超高分子量聚乙烯和聚苯醚改性超高分子量聚乙烯作為原料制備耐切割超高分子量聚乙烯纖維能夠改善纖維的性能，有機(jī)硅的引入能夠增強(qiáng)材料的柔韌性和耐磨性，而聚苯醚的改性能夠提高材料的強(qiáng)度和剛性，而且，有機(jī)硅和聚苯醚的改性都有助于提高材料的熱穩(wěn)定性和耐老化性能，使其能夠在高溫或惡劣環(huán)境下保持優(yōu)異的性能；其次，將硅烷偶聯(lián)劑改性后的氧化石墨烯、碳纖維和空心玻璃微珠加入超高分子量聚乙烯纖維的制備中，碳纖維和氧化石墨烯作為高強(qiáng)度、高模量的填料，能夠顯著提升纖維的拉伸強(qiáng)度和抗切割能力，而空心玻璃微珠的加入則可以在保持材料強(qiáng)度的同時(shí)，降低密度，提高材料的輕量化性能。

30、2、本發(fā)明中炭黑和硅烷偶聯(lián)劑kh-560的加入能夠改善材料的分散性和加工流動(dòng)性，使得纖維在制備過程中更加均勻，全氟三乙氧基硅烷和聚乙烯蠟的添加則有助于調(diào)節(jié)材料的表面性能和潤(rùn)滑性，能夠提高纖維的紡絲效率和品質(zhì)；其次，將制備的纖維組分浸泡在多巴胺改性液中，能夠使多巴胺改性液通過化學(xué)鍵作用在纖維表面形成一層牢固的附著層，從而提高纖維與其他材料的黏結(jié)力和附著力。