CN101831802B - 一种超高分子量聚乙烯纤维表面紫外辐照二步接枝法 - Google Patents
一种超高分子量聚乙烯纤维表面紫外辐照二步接枝法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101831802B CN101831802B CN201010170399XA CN201010170399A CN101831802B CN 101831802 B CN101831802 B CN 101831802B CN 201010170399X A CN201010170399X A CN 201010170399XA CN 201010170399 A CN201010170399 A CN 201010170399A CN 101831802 B CN101831802 B CN 101831802B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- molecular weight
- weight polyethylene
- polyethylene fibers
- superhigh molecular
- ultraviolet radiation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
Abstract
本发明涉及一种超高分子量聚乙烯纤维表面紫外辐照二步接枝法，将预处理后的超高分子量聚乙烯纤维表面涂覆光敏剂，经第一接枝单体溶液浸泡后采用紫外线辐照形成表面休眠基团，或者直接照射同样可以形成表面休眠基团，再将其浸泡于第二接枝单体溶液中并经紫外光辐照或加热引发进行单体的二次表面自由基接枝反应，最后经后处理步骤即可。与现有技术相比，本发明在超高分子量聚乙烯纤维表面引入极性基团，反应可控，接枝效率和接枝率较高，在一步接枝的基础上接枝了反应活性更高的第二单体，大大提高超高分子量聚乙烯纤维与基体的粘结性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚乙烯纤维的接枝方法，尤其是涉及一种超高分子量聚乙烯纤维表面紫外辐照二步接枝法。
背景技术
超高强度聚乙烯纤维(UHMWPE)又称伸直链聚乙烯纤维，是继碳纤维、芳纶纤维之后出现的一种高性能纤维。它是以超高分子量聚乙烯为原料，经过高压固态挤压法、增塑熔融纺丝法、表面结晶生长法、超拉伸或局部超拉伸法、凝胶纺丝-热拉伸法等工艺制备的一种具有高强度、高模量的高性能纤维。它还具有密度小(密度为0.97g/cm3)、耐化学腐蚀、耐疲劳、耐切割、耐低温、耐冲击、不吸水、与生物的相容性能好等其它的优越性能，已经广泛应用于军事、航空航天、建筑材料、运动设备、生物材料等领域，在特种材料和复合材料领域显示出极好的应用前景。
1.UHMWPE纤维的结构
人们从理论上研究分析了超高强高模纤维UHMWPE的理想结构，认为UHMWPE是直链、折叠链结晶与非晶区缚结分子并存的结构，即具有缚结分子和晶区分子并联后再与晶区串联的结构，UHMWPE这种高取向度(大于95％)和高结晶度(大于99％)以及高度对称的亚甲基结构，虽然一方面保证了纤维优异的力学性能以及其他的优良品质，但同样造成了许多不足。
UHMWPE由简单的亚甲基(-CH2-)组成，使得纤维表面不仅没有任何反应活性点，难以与树脂形成化学键结合，而且亚甲基的非极性，加上高倍拉伸成形的高度结晶、高度取向的光滑表面，使其表面能极低，不易被树脂浸润，又无粗糙的表面以供形成机械啮合点。因此提高UHMWPE纤维的界面粘合性成为该纤维作为复合材料生产过程中的首要问题，对UHMWPE纤维进行表面处理，以提高复合材料的界面结合强度，已成为复合材料科学研究的重要课题之一。
对UHMWPE纤维进行表面处理的目的是清除或强化弱边界层，使惰性表面层活化，在非极性的纤维表面引人羧基、羰基、羟基等极性基团。目前UHMWPE纤维的表面改性方法较多，主要的改性方法主要有：
(1)化学刻蚀法，缺点是污染大，对纤维的力学性能影响较大。
(2)电晕处理，优点是环保性强，成本低，方法简单，对力学性能影响较小，但是改性效果容易衰减。
(3)低温等离子体处理，优点是环保性强，改性效果好，方法简单，但是成本较高，不易连续性处理，同时也存在改性效果衰减的问题
(4)光接枝改性，目前常用的辐照源是紫外光，其优点是环保性强，成本低，改性效果较好，对纤维力学性能几乎无影响，改性效果保持长久，但是目前所进行的光接枝改性方法，不易控制，且副反应较多，接枝效率较低，均聚物明显。
(5)其他处理方法
(I)压延法：压延法是UHMWPE纤维经一对压辊作用后，由原来的圆形截面变成扁平状，从而在复合中增加了接触面积，粘合性能有一定的提高，但不是很明显。
(II)涂层法：涂层法是在UHMWPE纤维表面上涂上一层试剂。从超高分子量聚乙烯纤维工业化生产至今，还未能研究开发出理想的试剂用作涂层。这种试剂应是起偶联剂的作用，提高UHMWPE纤维与基体的粘结性能。
中国专利文献CN1035308A公开了一种提高UHMWPE纤维表面粘结性能的方法，它采用了等离子体对超高分子量聚乙烯纤维进行表面处理，改性后的纤维对常用基体的润湿性和表面粘结性能都大大加强，但是该方法成本较高，且不易与连续化生产，且操作不当容易引起纤维力学性能的下降。
美国专利文献USP4870136公开了一种提高超高分子量聚乙烯纤维表面粘结性能的方法，其首先将一定比例的UHMWPE粉体、自由基引发剂、硅烷类化合物和稀释剂在螺杆中熔融混合，进行增速熔融纺丝，在纺丝阶段由热引发完成硅烷化接枝反应，将纺得纤维在萃取剂和交联剂的介质中进行热拉伸，然后再置于沸水中完成交联反应，改性后的纤维表面粘结性能大大加强，但是由于大量引发剂和接枝物的存在，使得纤维拉伸倍数较低，所纺得纤维力学性能较差。
中国专利CN1693544A公开了一种提高超高分子量聚乙烯纤维表面粘结性能的方法，它首先将极性聚合物溶解在重均分子量100～500万的超高相对分子量聚乙烯冻胶纤维的常规萃取剂中，制成符合萃取剂，超高分子量聚乙烯冻胶纤维在一 定大气压和一定温度下在萃取剂中萃取一定时间后经过拉伸处理制得改性后的超高分子量聚乙烯纤维，改性后纤维表面粘结性能大大提高，但是对力学性能有影响。
西安交通大学的戚东涛等人[戚东涛，陶继志，王秀云.电晕处理对超高分子量聚乙烯纤维表面性能的影响[J].材料科学与工艺.2006，14(5)：535～537]对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维表面进行了电晕处理，用XPS，FT-IR和SEM研究了处理前后纤维表面化学结构及物理结构的变化，通过单丝拔出试验和短梁剪切试验评价了UHMWPE纤维与树脂基体的微宏观界面粘接性能。结果表明：经电晕处理后，UHMWPE纤维表面含氧量增多，含氧基团数量与种类增加，表面浸润性得到改善，纤维与基体的界面粘结强度(τs)提高幅度可达535％，短梁剪切强度τnol提高了40％以上，但是该方法处理后的纤维表面粘结性能易衰减，不易长期保存。
中国西北工业大学梁国政等人[Jieliang Wang，Guozheng Liang，Wen Zhao，Shenghua Lu，Zengping Zhang.Studies on surface modification of UHMWPE fibers viaUV initiated grafting[J].Applied Surface Science，2006，253(2)：668-673]通过液相UV辐照接枝丙烯酰胺(AM)研究发现，接枝后UHMWPE纤维的单丝拔出强度以及界面层间剪切强度大大提高，对环氧树脂ILLS达到16.9MPa，并且对特制乙烯基树脂的层间剪切强度达到了19.4MPa，但是该方法反应时间较长。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种提高表面粘结性能、克服传统液相接枝的低接枝效率的超高分子量聚乙烯纤维表面紫外辐照二步接枝法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种超高分子量聚乙烯纤维表面紫外辐照二步接枝法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)将预处理后的超高分子量聚乙烯纤维涂覆光敏剂，然后经第一接枝单体溶液浸泡1-3h再采用紫外线辐照，在超高分子量聚乙烯纤维表面形成休眠基团，或者直接照射同样可以形成表面休眠基团；
(2)将经步骤(1)处理得到的超高分子量聚乙烯纤维置于第二接枝单体溶液中浸泡1-3h，再经紫外光辐照或加热引发进行二次表面自由基接枝反应；
(3)后处理：将步骤(2)处理得到的超高分子量聚乙烯纤维经溶剂抽提10-30h， 再将抽提得到的超高分子量聚乙烯纤维进行超声波洗涤1-4h，然后再利用溶剂对洗涤后的超高分子量聚乙烯纤维进行索式抽提1-4h，最后控制温度为50-70℃，经真空干燥器烘干至恒重即可。
上述反应步骤均在氮气保护氛围下进行。
所述步骤(1)中超高分子量聚乙烯纤维的预处理包括以下步骤：将超高分子量聚乙烯纤维置于溶胀溶剂中浸泡6-24h，然后再经丙酮抽提1-4h，即得到预处理的超高分子量聚乙烯纤维，所述的溶胀溶剂包括正庚烷、正癸烷或环己烷。
所述步骤(1)中超高分子量聚乙烯纤维上涂覆光敏剂包括以下步骤：将光敏剂和添加剂分别按1.0-10wt％及1.0-3.0wt％溶于丙酮或四氢呋喃中，配制得到将要涂覆的光敏剂混合溶液，然后将预处理后的超高分子量聚乙烯纤维浸入该光敏剂混合溶液中1-3h，并通氮气保护，然后将其取出置于真空干燥箱抽真空蒸发干燥即完成涂覆。
所述的光敏剂为二苯甲酮、氧杂蒽酮或硫杂蒽酮中的一种或几种，所述的添加剂为醋酸乙烯酯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇或聚丙烯酸酯。
所述步骤(1)中第一接枝单体溶液采用丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯或三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯为单体，采用丙酮、去离子水或四氢呋喃中的一种或几种为溶剂，溶剂的选择需要根据单体的溶解性而定，单体的浓度为20wt％-50wt％。
所述步骤(2)中第二接枝单体溶液采用丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯或三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯为单体，采用丙酮、去离子水或四氢呋喃中的一种或几种为溶剂，溶剂的选择需要根据单体的溶解性而定，单体的浓度为20wt％-50wt％。
所述的紫外光辐照的强度为0.1-1.0Mj/cm2，步骤(1)中紫外光辐照温度为20-60℃，步骤(2)中紫外光辐照温度为40-80℃。
所述步骤(2)中加热引发的温度为85-90℃。
所述步骤(3)中的溶剂为丙酮或去离子水。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)在超高分子量聚乙烯纤维表面引入大量极性基团，大大改善了纤维的表面粘结性能；
(2)得到的休眠基团可以连续多次接枝，达到了反应可控的目的；
(3)预涂覆光敏剂则较好地解决了传统液相接枝中光敏剂的笼蔽效应，因此接枝效率和接枝率较高；
(4)本方法可以针对复合材料的基体，在首先接枝反应活性高的单体的基础上，二次接枝能够与基体形成共价键的单体，从而大大提高超高分子量聚乙烯纤维与基体的粘结性能。
附图说明
图1为原丝的红外谱图；
图2为实施例2得到产品的红外谱图；
图3为原丝扫描电镜照片；
图4为实施例5中经第一步接枝后甲基丙烯酸的电镜照片；
图5为实施例5得到产品的扫描电镜照片；
图6为实施例5得到产品的红外谱图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
将超高分子量聚乙烯纤维置于正庚烷中浸泡12h，然后再经丙酮抽提2h得到预处理的超高分子量聚乙烯纤维，将5wt％的二苯甲酮(BP)与1.0wt％的聚乙酸乙烯酯溶解于四氢呋喃溶液中，配制成涂覆溶液，然后将溶胀预处理的超高分子量聚乙烯纤维置于涂覆溶液中浸泡2h并通入氮气保护，再取出放入真空干燥器，抽真空干燥，30min后取出。
涂覆好的纤维经过紫外光辐照，辐照时间10min，辐照后纤维用丙酮超声波洗涤。经全反射红外图谱(ATR-FTIR)发现，与原丝相比，辐照后的纤维红外图谱在800～900cm-1/1000～1100cm-1/1650cm-1/1175cm-1/出现了强烈的吸收峰，C＝O基团夺取纤维表面的H原子被还原为-C-OH，表明休眠集团成功在纤维表面生成。
实施例2
将超高分子量聚乙烯纤维置于正庚烷中浸泡12h，然后再经丙酮抽提2h得到预处理的超高分子量聚乙烯纤维，将2wt％的二苯甲酮(BP)与0.8wt％的醋酸乙烯酯(PVAc)溶解于丙酮溶液中，配制成涂覆溶液，然后将溶胀预处理的超高分 子量聚乙烯纤维置于涂覆溶液中浸泡3h并通入氮气保护，取出放入真空干燥器，抽真空，30min后取出。
涂覆好的纤维在浸泡于甲基丙烯酸(MA)溶液中，丙烯酸浓度为30％，溶剂为去离子水，浸泡时间10h取出纤维置于紫外灯下辐照，辐照时间15min，然后洗涤去除均聚物，再将纤维浸泡于30％的TMPTMA溶液中，溶剂为四氢呋喃，再于紫外辐照下进行反应。反应后纤维经后处理，得到接枝改性的纤维，以上两步辐照温度皆为60℃(石英管内温度)。
原丝的红外光谱如图1所示，接枝改性的纤维经过全反射后外光谱(ATR-FTIR)发现，处理后出现了强烈的1715.4cm-1(C＝O吸收峰)吸收峰和1140.6cm-1(-OH吸收峰)吸收峰，如图2所示。
实施例3
将1.0％的二苯甲酮(BP)与1.0％的聚乙烯醇溶解于四氢呋喃溶液中，配制成涂覆溶液，然后将溶胀处理的纤维浸泡其中，通氮气浸泡1h，取出放入真空干燥器，抽真空，30min后取出。
涂覆好的纤维在浸泡于甲基丙烯酸(MA)溶液中，甲基丙烯酸浓度为20％，溶剂为去离子水，浸泡时间2h。2h后取出纤维至于紫外灯下辐照，辐照时间15min，然后洗涤去除均聚物，再将纤维浸泡于25％的TMPTMA溶液中，溶剂丙酮，紫外辐照下反应。反应后纤维后处理，得到接枝改性的纤维，以上两步辐照温度皆为60℃(石英管内温度)。
接枝改性的纤维经过全反射后外光谱(ATR-FTIR)出现了强烈的1715.0cm-1(C＝O吸收峰)吸收峰和1141.6cm-1(-OH吸收峰)吸收峰。
实施例4
将5％的二苯甲酮(BP)与1.0％的醋酸乙烯酯(PVAc)溶解于丙酮溶液中，配制成涂覆溶液，然后将溶胀处理的纤维浸泡其中，通氮气浸泡1h，取出放入真空干燥器，抽真空，30min后取出。
涂覆好的纤维在浸泡于三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTMA)溶液中，浓度为25％，溶剂为去离子水，浸泡时间2.5h。2.5h后取出纤维至于紫外灯下辐照，辐照时间15min，然后洗涤去除均聚物，再将纤维浸泡于30％的丙烯酰胺(AM)溶液中2.5h，溶剂为丙酮，紫外辐照下反应。反应后纤维后处理，得到改性过的纤维，以上两步辐照温度皆为60℃(石英管内温度)。
实施例5
将8％的二苯甲酮(BP)与0.8％的醋酸乙烯酯(PVAc)溶解于丙酮溶液中，配制成涂覆溶液，然后将溶胀处理的纤维浸泡其中，通氮气浸泡3h，取出放入真空干燥器，抽真空，30min后取出。
涂覆好的纤维在浸泡于甲基丙烯酸(MA)溶液中，丙烯酸浓度为20％，溶剂为去离子水，浸泡时间10h。10h后取出纤维至于紫外灯下辐照，辐照时间15min，然后洗涤去除均聚物，再将纤维浸泡于30％的丙烯酰胺(AM)溶液中，溶剂为四氢呋喃，紫外辐照下反应。反应后纤维后处理，得到改性过的纤维，以上两步辐照温度皆为60℃(石英管内温度)。
原丝与改性后的纤维经过扫描电子显微镜SEM得到SEM照片，如图3-5所示。其中图3为原丝的SEM照片，图4为第一步接枝后甲基丙烯酸(MA)的SEM照片，图5为经第二步接枝后丙烯酰胺(AM)后的SEM照片。通过对改性后的纤维经过扫描电子显微镜(SEM)观察发现，通过第一步接枝纤维表面接枝上“蘑菇”状的的接枝物，大小在0.5～2μm，第二步接枝在纤维表面接枝了大量的丙烯酰胺，纤维表面改性处理后粗糙度变大，形成“沟壑”状的条纹但对力学性能影响不大(降低1～4％)。
图6为红外谱图，其中A为原丝红外谱图、B为一步接枝甲基丙烯酸红外谱图、C为二步接枝丙烯酰胺红外谱图。从图6中也可以看出二步接枝法明显的红外吸收变化，第一步接枝甲基丙烯酸后在1700cm-1出现C＝O吸收峰，1210cm-1处出现C-O吸收峰，1175cm-1出现-OH吸收峰，二步接枝丙烯酰胺后在3300cm-1处出现明显的-NH吸收峰，1600cm-1处出现NH的变形振动峰，1360cm-1处出现C-N伸缩振动峰。
改性后纤维单丝拔出强度测试如表1所示：
表1两步法纤维表面改性后单丝拔出强度比较
UHMWPE纤维表面粘结性能测定方法如下：将UHMWPE纤维穿过带有小孔的胶囊，胶囊高度为5mm左右，将环氧树脂(E-51)和固化剂(593#)以4∶1的比例混合后，注入胶囊，常温下固化48h，精确量取纤维包埋深度L(mm)，采用拔出实验的方法用SANS/CMT6104电子万能试验机测试纤维的单丝拔出强度：拔出强度＝测试强度×5/包埋深度L(mm)
以上改性后的纤维力学性能与原丝的力学性能比较如表2所示：
表2原丝与改性后纤维力学性能比较
从表2中可见改性后的纤维理学性能并未有很大损失。
实施例6
一种超高分子量聚乙烯纤维表面紫外辐照二步接枝法，该过程均在氮气保护下进行，包括以下步骤：
(1)超高分子量聚乙烯纤维的预处理：将超高分子量聚乙烯纤维置于正癸烷中浸泡6h，然后再经丙酮抽提1h，即得到预处理的超高分子量聚乙烯纤维；
(2)涂覆光敏混合溶液：将光敏剂二苯甲酮和添加剂醋酸乙烯酯分别按1.0wt％及3.0wt％溶于丙酮中，配制得到涂覆的光敏混合溶液，然后将预处理后的超高分子量聚乙烯纤维浸入该光敏混合溶液中1h，并通氮气保护，然后将其取出置于真空干燥箱抽真空蒸发干燥即完成涂覆；
(3)将涂覆好光敏混合溶液的超高分子量聚乙烯纤维置于接枝单体溶液中浸泡1h，该接枝单体溶液采用丙烯酰胺为单体，丙酮为溶剂，单体的浓度为20wt％，然后将超高分子量聚乙烯纤维放置于石英玻璃管中，在紫外光灯下辐照聚合，紫外 光辐照的强度为0.1Mj/cm2，辐照温度为60℃，然后抽提清洗掉均聚物，通过紫外光辐照在超高分子量聚乙烯纤维表面形成表面休眠基团；
(4)将经步骤(3)处理好的超高分子量聚乙烯纤维置于接枝单体溶液中浸泡1h，接枝单体溶液采用三羟甲基丙烷三丙烯酸酯为单体，采用四氢呋喃为溶剂，单体的浓度为20wt％，然后再将聚乙烯纤维置于石英玻璃管中，在紫外光灯下辐照聚合，紫外光辐照的强度为0.1Mj/cm2，辐照温度为80℃，进行单体的二次表面自由基接枝反应；
(5)后处理：将步骤(4)处理得到的超高分子量聚乙烯纤维经丙酮抽提10h，再利用超声波将抽提得到的超高分子量聚乙烯纤维洗涤3h，然后再利用丙酮对洗涤后的超高分子量聚乙烯纤维进行索式抽提2h，最后控制温度为50℃，经真空干燥器中烘干至恒重即可。
实施例7
一种超高分子量聚乙烯纤维表面紫外辐照二步接枝法，该过程均在氮气保护下进行，包括以下步骤：
(1)超高分子量聚乙烯纤维的预处理：将超高分子量聚乙烯纤维置于环己烷中浸泡24h，然后再经丙酮抽提4h，即得到预处理的超高分子量聚乙烯纤维；
(2)涂覆光敏混合溶液：将光敏剂二苯甲酮、氧杂蒽酮和添加剂聚丙烯酸酯分别按10wt％及1.0wt％溶于丙酮中，配制得到涂覆的光敏混合溶液，然后将预处理后的超高分子量聚乙烯纤维浸入该光敏混合溶液中3h，并通氮气保护，然后将其取出置于真空干燥箱抽真空蒸发干燥即完成涂覆；
(3)将涂覆好光敏混合溶液的超高分子量聚乙烯纤维置于石英玻璃管中，在紫外光灯下辐照聚合，紫外光辐照的强度为1.0Mj/cm2，辐照温度为20℃，然后抽提清洗掉均聚物，通过紫外光辐照在超高分子量聚乙烯纤维表面形成表面休眠基团；
(4)将经步骤(3)处理好的超高分子量聚乙烯纤维置于接枝单体溶液中浸泡1h，接枝单体溶液采用三羟甲基丙烷三丙烯酸酯为单体，采用丙酮和四氢呋喃为溶剂，单体的浓度为50wt％，然后再将聚乙烯纤维置于石英玻璃管中，在紫外光灯下辐照聚合，紫外光辐照的强度为1.0Mj/cm2，辐照温度为40℃，进行单体的二次表面自由基接枝反应；
(5)后处理：将步骤(4)处理得到的超高分子量聚乙烯纤维经丙酮抽提30h， 再利用超声波将抽提得到的超高分子量聚乙烯纤维洗涤2h，然后再利用丙酮对洗涤后的超高分子量聚乙烯纤维进行索式抽提3h，最后控制温度为70℃，经真空干燥器中烘干至恒重即可。
实施例8
一种超高分子量聚乙烯纤维表面紫外辐照二步接枝法，该过程均在氮气保护下进行，包括以下步骤：
(1)超高分子量聚乙烯纤维的预处理：将超高分子量聚乙烯纤维置于正癸烷中浸泡12h，然后再经丙酮抽提3h，即得到预处理的超高分子量聚乙烯纤维；
(2)涂覆光敏混合溶液：将光敏剂氧杂蒽酮和添加剂聚乙烯醇分别按2.0wt％及2.0wt％溶于四氢呋喃中，配制得到涂覆的光敏混合溶液，然后将预处理后的超高分子量聚乙烯纤维浸入该光敏混合溶液中2h，并通氮气保护，然后将其取出置于真空干燥箱抽真空蒸发干燥即完成涂覆；
(3)将涂覆好光敏混合溶液的超高分子量聚乙烯纤维置于接枝单体溶液中浸泡3h，该接枝单体溶液采用三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯为单体，去离子水与丙酮为溶剂，去离子水在混合溶剂中所占体积分数为40％，单体的浓度为40wt％，然后将超高分子量聚乙烯纤维放置于石英玻璃管中，在紫外光灯下辐照聚合，紫外光辐照的强度为0.5Mj/cm2，辐照温度为50℃，然后抽提清洗掉均聚物，通过紫外光辐照在超高分子量聚乙烯纤维表面形成表面休眠基团；
(4)将经步骤(3)处理好的超高分子量聚乙烯纤维置于接枝单体溶液中浸泡1h，接枝单体溶液采用三羟甲基丙烷三丙烯酸酯为单体，采用四氢呋喃为溶剂，单体的浓度为40wt％，然后再将聚乙烯纤维置于石英玻璃管中进行加热引发，控制引发温度为85℃，进行单体的二次表面自由基接枝反应；
(5)后处理：将步骤(4)处理得到的超高分子量聚乙烯纤维经热的去离子水抽提20h，再利用超声波将抽提得到的超高分子量聚乙烯纤维洗涤4h，然后再利用热的去离子水对洗涤后的超高分子量聚乙烯纤维进行索式抽提4h，最后控制温度为60℃，经真空干燥器中烘干至恒重即可。
实施例9
一种超高分子量聚乙烯纤维表面紫外辐照二步接枝法，该过程均在氮气保护下进行，包括以下步骤：
(1)超高分子量聚乙烯纤维的预处理：将超高分子量聚乙烯纤维置于正癸烷 中浸泡12h，然后再经丙酮抽提3h，即得到预处理的超高分子量聚乙烯纤维；
(2)涂覆光敏混合溶液：将光敏剂氧杂蒽酮和添加剂聚乙烯醇分别按2.0wt％及2.0wt％溶于四氢呋喃中，配制得到涂覆的光敏混合溶液，然后将预处理后的超高分子量聚乙烯纤维浸入该光敏混合溶液中2h，并通氮气保护，然后将其取出置于真空干燥箱抽真空蒸发干燥即完成涂覆；
(3)将涂覆好光敏混合溶液的超高分子量聚乙烯纤维置于接枝单体溶液中浸泡3h，该接枝单体溶液采用三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯为单体，去离子水与丙酮为溶剂，去离子水在混合溶剂中所占体积分数为40％，单体的浓度为40wt％，然后将超高分子量聚乙烯纤维放置于石英玻璃管中，在紫外光灯下辐照聚合，紫外光辐照的强度为0.5Mj/cm2，辐照温度为50℃，然后抽提清洗掉均聚物，通过紫外光辐照在超高分子量聚乙烯纤维表面形成表面休眠基团；
(4)将经步骤(3)处理好的超高分子量聚乙烯纤维置于接枝单体溶液中浸泡1h，接枝单体溶液采用三羟甲基丙烷三丙烯酸酯为单体，采用四氢呋喃为溶剂，单体的浓度为40wt％，然后再将聚乙烯纤维置于石英玻璃管中进行加热引发，控制引发温度为90℃，进行单体的二次表面自由基接枝反应；
(5)后处理：将步骤(4)处理得到的超高分子量聚乙烯纤维经热的去离子水抽提10h，再利用超声波将抽提得到的超高分子量聚乙烯纤维洗涤1h，然后再利用热的去离子水对洗涤后的超高分子量聚乙烯纤维进行索式抽提1h，最后控制温度为60℃，经真空干燥器中烘干至恒重即可。
Claims (8)
1.一种超高分子量聚乙烯纤维表面紫外辐照二步接枝法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)将预处理后的超高分子量聚乙烯纤维涂覆光敏剂，然后经第一接枝单体溶液浸泡1-3h再采用紫外线辐照，在超高分子量聚乙烯纤维表面形成休眠基团；
(2)将经步骤(1)处理得到的超高分子量聚乙烯纤维置于第二接枝单体溶液中浸泡1-3h，再经紫外光辐照或加热引发进行二次表面自由基接枝反应；
(3)后处理：将步骤(2)处理得到的超高分子量聚乙烯纤维经溶剂抽提10-30h，再将抽提得到的超高分子量聚乙烯纤维进行超声波洗涤1-4h，然后再利用溶剂对洗涤后的超高分子量聚乙烯纤维进行索式抽提1-4h，最后控制温度为50-70℃，经真空干燥器烘干至恒重即可；
所述步骤(1)中超高分子量聚乙烯纤维的预处理包括以下步骤：将超高分子量聚乙烯纤维置于溶胀溶剂中浸泡6-24h，然后再经丙酮抽提1-4h，即得到预处理的超高分子量聚乙烯纤维，所述的溶胀溶剂包括正庚烷、正癸烷或环己烷；
所述步骤(1)中超高分子量聚乙烯纤维上涂覆光敏剂包括以下步骤：将光敏剂和添加剂分别按1.0-10wt％及1.0-3.0wt％溶于丙酮或四氢呋喃中，配制得到涂覆的光敏剂混合溶液，然后将预处理后的超高分子量聚乙烯纤维浸入该光敏混合溶液中1-3h，并通氮气保护，然后将其取出置于真空干燥箱抽真空蒸发干燥即完成涂覆。
2.根据权利要求1所述的一种超高分子量聚乙烯纤维表面紫外辐照二步接枝法，其特征在于，上述反应步骤均在氮气保护氛围下进行。
3.根据权利要求1所述的一种超高分子量聚乙烯纤维表面紫外辐照二步接枝法，其特征在于，所述的光敏剂为二苯甲酮、氧杂蒽酮或硫杂蒽酮中的一种或几种，所述的添加剂为醋酸乙烯酯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇或聚丙烯酸酯。
4.根据权利要求1所述的一种超高分子量聚乙烯纤维表面紫外辐照二步接枝法，其特征在于，所述步骤(1)中第一接枝单体溶液采用丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯或三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯为单体，采用丙酮、去离子水或四氢呋喃中的一种或几种为溶剂，溶剂的选择需要根据单体的溶解性而定，单体的浓度为20wt％-50wt％。
5.根据权利要求1所述的一种超高分子量聚乙烯纤维表面紫外辐照二步接枝法，其特征在于，所述步骤(2)中第二接枝单体溶液采用丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯或三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯为单体，采用丙酮、去离子水或四氢呋喃中的一种或几种为溶剂，溶剂的选择需要根据单体的溶解性而定，单体的浓度为20wt％-50wt％。
6.根据权利要求1所述的一种超高分子量聚乙烯纤维表面紫外辐照二步接枝法，其特征在于，所述的紫外光辐照的强度为0.1-1.0Mj/cm2，步骤(1)中紫外光辐照温度为20-60℃，步骤(2)中紫外光辐照温度为40-80℃。
7.根据权利要求1所述的一种超高分子量聚乙烯纤维表面紫外辐照二步接枝法，其特征在于，所述步骤(2)中加热引发的温度为85-90℃。
8.根据权利要求1所述的一种超高分子量聚乙烯纤维表面紫外辐照二步接枝法，其特征在于，所述步骤(3)中的溶剂为丙酮或去离子水。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201010170399XA CN101831802B (zh) | 2010-05-10 | 2010-05-10 | 一种超高分子量聚乙烯纤维表面紫外辐照二步接枝法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201010170399XA CN101831802B (zh) | 2010-05-10 | 2010-05-10 | 一种超高分子量聚乙烯纤维表面紫外辐照二步接枝法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101831802A CN101831802A (zh) | 2010-09-15 |
| CN101831802B true CN101831802B (zh) | 2012-06-27 |
Family
ID=42716007
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201010170399XA Active CN101831802B (zh) | 2010-05-10 | 2010-05-10 | 一种超高分子量聚乙烯纤维表面紫外辐照二步接枝法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101831802B (zh) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102504320B (zh) * | 2011-09-23 | 2014-03-26 | 上海化工研究院 | 一种超高分子量聚乙烯表面光引发可控自由基聚合接枝的方法 |
| CN104594037B (zh) * | 2014-12-30 | 2017-12-29 | 中国地质大学（武汉） | 一种接枝聚丙烯无纺布基离子交换材料的制备方法 |
| CN106676879B (zh) * | 2016-12-30 | 2019-04-26 | 湖南中泰特种装备有限责任公司 | 超高分子量聚乙烯纤维表面改性溶液、制备方法、超高分子量聚乙烯改性纤维和改性方法 |
| CN107641955A (zh) * | 2017-08-18 | 2018-01-30 | 巢湖市俊业渔具有限公司 | 一种改善渔网线使用品质的加工工艺 |
| CN107604688A (zh) * | 2017-09-30 | 2018-01-19 | 江苏工程职业技术学院 | 一种超高分子量聚乙烯面料的涂料染色工艺 |
| CN108166151B (zh) * | 2018-02-05 | 2019-08-27 | 成都天府轨谷科技有限公司 | 一种野外防护用的超高分子量聚乙烯纤维编织物 |
| CN109629030B (zh) * | 2018-12-20 | 2021-06-04 | 中广核达胜加速器技术有限公司 | 一种维纶及其制备方法 |
| CN111749016B (zh) * | 2020-07-03 | 2022-12-09 | 江苏扬农化工集团有限公司 | 一种聚乙烯聚合接枝浸渍液及超高分子量聚乙烯聚合接枝改性的方法 |
| CN117505388B (zh) * | 2024-01-05 | 2024-03-26 | 山东广汇新型材料科技股份有限公司 | 一种真空镀铝丝线卷超声波清洗装置 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5039549A (en) * | 1989-10-17 | 1991-08-13 | Allied-Signal Inc. | Treatment of ultrahigh molecular weight polyolefin to improve adhesion to a resin |
| JP2001246243A (ja) * | 2000-03-09 | 2001-09-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 基材の表面改質方法、及び有機薄膜の製造方法 |
| CN1210455C (zh) * | 2003-01-30 | 2005-07-13 | 东华大学 | 同时提高高强聚乙烯纤维耐热、抗蠕变和粘接性的方法 |
| CN1266199C (zh) * | 2003-10-14 | 2006-07-26 | 北京化工大学 | 用一步法对高分子材料表面紫外光引发接枝的方法 |
| CN1266200C (zh) * | 2003-10-14 | 2006-07-26 | 北京化工大学 | 用二步法对高分子材料表面紫外光引发接枝的方法 |
-
2010
- 2010-05-10 CN CN201010170399XA patent/CN101831802B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101831802A (zh) | 2010-09-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101831802B (zh) | 一种超高分子量聚乙烯纤维表面紫外辐照二步接枝法 | |
| CN100395386C (zh) | 一种提高超高相对分子量聚乙烯纤维表面粘结性能的方法 | |
| CN100529245C (zh) | 一种超高分子量聚乙烯纤维表面改性的方法 | |
| CN110183841B (zh) | 基于改性超高分子量聚乙烯纤维的软质防刺材料及其制备方法 | |
| CN102644196B (zh) | 一种改善聚酯纤维及其织物亲水性的加工方法 | |
| CN105195031A (zh) | 一种水凝胶改性聚合物分离膜的制备方法 | |
| CN101532244A (zh) | 等离子体处理超高分子量聚乙烯纤维改性的方法 | |
| CN107266712B (zh) | 一种碳纤维表面接枝超支化聚合物的方法 | |
| CN101532239A (zh) | 等离子体处理纳米溶胶超高分子量聚乙烯纤维改性的方法 | |
| Prasad et al. | Effect of fibre loading and successive alkali treatments on tensile properties of short jute fibre reinforced polypropylene composites | |
| CN102260388A (zh) | 一种改性玻璃纤维/聚丙烯复合材料及制备方法 | |
| CN111621985A (zh) | 一种亲水改性涤纶无纺布的制备方法 | |
| CN103183756A (zh) | 一种聚乙烯醇缩丁醛树脂、制备方法及其用途 | |
| CN114059347A (zh) | 一种提高超高分子量聚乙烯纤维与基体树脂结合性的表面改性方法 | |
| CN107778416A (zh) | 高强高韧矿化水凝胶及其制备方法和应用 | |
| CN102504320B (zh) | 一种超高分子量聚乙烯表面光引发可控自由基聚合接枝的方法 | |
| CN110067149B (zh) | 以综纤维素制备高强度、高雾度和透明度纳米纸的方法 | |
| CN102400375A (zh) | 共辐照接枝技术生产改性超高分子量聚乙烯纤维的方法 | |
| CN112431025B (zh) | 一种核壳纳米纤维型自愈合碳纤维复合材料及其制备方法 | |
| CN109023723B (zh) | 一种将光固化技术应用于静电纺丝的方法 | |
| CN106676879B (zh) | 超高分子量聚乙烯纤维表面改性溶液、制备方法、超高分子量聚乙烯改性纤维和改性方法 | |
| CN104594037A (zh) | 一种接枝聚丙烯无纺布基离子交换材料的制备方法 | |
| CN106930107B (zh) | 包覆无机钛层的uhmwpe复合材料及其制备方法 | |
| CN106120304A (zh) | 一种聚酰亚胺纤维表面活化的连续化处理方法 | |
| CN108530927B (zh) | 一种木质纤维透明高强度复合材料的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 200062 Shanghai city Putuo District Yunling Road No. 345 Patentee after: Shanghai Chemical Research Institute Co., Ltd. Address before: 200062 Shanghai city Putuo District Yunling Road No. 345 Patentee before: Shanghai Research Institute of Chemical Industry |