CN106555244B - 一种耐切割超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种耐切割超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法和应用，所述耐切割超高分子量聚乙烯纤维包括：超高分子量聚乙烯纤维；分散在所述超高分子量聚乙烯纤维中的硬质纤维；所述超高分子量聚乙烯纤维和硬质纤维的质量比为100：(2～8)。与现有技术相比，本发明提供的耐切割超高分子量聚乙烯纤维在满足耐切割性能EN388五级标准的基础上，通过控制硬质纤维含量，改善制备过程中的纺丝原液的拉伸粘度，从而进一步改善成品纤维的力学性能，得到的成品纤维具有较高的强度，同时断裂伸长率高且断头数低。实验结果表明，本发明提供的耐切割超高分子量聚乙烯纤维的强度能够达到26.9cN/dtex，断裂伸长率能够达到5％，断头数小于等于1个/万米。
Description
技术领域
本发明涉及超高分子量聚乙烯纤维技术领域，更具体地说，是涉及一种耐切割超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法和应用。
背景技术
超高分子量聚乙烯纤维，又称高强高模聚乙烯纤维，是指由相对分子量在100万以上的聚乙烯所纺出来的纤维。由于超高分子量聚乙烯纤维具有质量轻、耐冲击、介电性能高等优点，被广泛用于航空航天领域、海域防御领域、武器装备领域和日常工业领域。
在日常工业领域，超高分子量聚乙烯纤维最常被用于制备具有耐切割功能的产品，例如，耐切割手套、耐切割帐篷、耐切割绳索等。但是，仅由聚乙烯粉末制备的超高分子量聚乙烯纤维的耐切割性能有限，由其制成的工业手套的耐切割性能仅能达到工业手套防护欧洲标准EN388标准的三级要求；而通过向其中添加玻璃纤维，可以使耐切割性能达到EN388标准的五级要求，但由于玻璃纤维的柔韧性及舒适性较差，实际应用并不理想。因此，在实际应用上更多的指向开发一种能达到EN388五级要求的、同时又柔软舒适的超高分子量聚乙烯纤维，用于制备工业手套等产品。
目前，人们通过改进超高分子量聚乙烯纤维的配料、纺丝工艺等多方面提高成品纤维的耐切割性能。专利文献US5976998公开了一种填充抗切纤维，该纤维由成纤聚合物和莫氏硬度值大于3的硬质填料制成。但是，由于使用的硬质填料的颗粒度小、用量少，硬质填料在超高分子量聚乙烯纤维中很难成网状分布，因此该方法获得的超高分子量聚乙烯纤维的耐切割性并未得到有效的改善。
专利文献WO2008046476公开了一种耐切割纱线，其包含丝线和/或定长纤维，所述的丝线和/或定长纤维包含用于提高纱线的耐切割性的硬质组分，其中所述硬质组分是平均直径最大为25μm的多根硬质纤维。虽然该方法获得的超高分子量聚乙烯纤维的耐切割性得到有效地提高，但是，由于成品纤维的性能不仅受硬质纤维长短及长度分布的影响，还受到硬质纤维含量的影响。在成品纤维的制备过程中，硬质纤维不溶于超高分子量聚乙烯溶解液，虽然增加硬质纤维的含量能够保证成品纤维满足强度要求，但是，较高含量的硬质纤维会影响成品纤维制备过程中纺丝原液的拉伸粘度，从而进一步影响成品纤维的力学性能，具体表现为成品纤维的断裂伸长率低且断头数高。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种耐切割超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法和应用，本发明提供的耐切割超高分子量聚乙烯纤维在具有较高强度的基础上，断裂伸长率高且断头数低。
本发明提供了一种耐切割超高分子量聚乙烯纤维，包括：
超高分子量聚乙烯纤维；
分散在所述超高分子量聚乙烯纤维中的硬质纤维；
所述超高分子量聚乙烯纤维和硬质纤维的质量比为100：(2～8)。
优选的，所述超高分子量聚乙烯纤维和硬质纤维的质量比为100：(4～6)。
优选的，所述超高分子量聚乙烯纤维的重均分子量为3.0×106～5×106，分子量分布≤9.0。
优选的，所述硬质纤维包括陶瓷纤维、碳纤维和碳化硅晶须中的一种或多种。
优选的，所述硬质纤维的平均直径大于0小于等于9μm，长径比大于0小于等于30。
本发明还提供了一种上述技术方案所述的耐切割超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，包括以下步骤：
a)将硬质纤维和溶剂油混合，得到混合液A；
b)将所述混合液A与超高分子量聚乙烯溶解液混合，得到纺丝原液；
c)将所述纺丝原液依次进行纺制、预牵伸、萃取、干燥和正牵伸，得到耐切割超高分子量聚乙烯纤维。
优选的，步骤a)中所述溶剂油由70％～95％的含25～50个碳原子的环烷烃和5％～30％的含25～50个碳原子的链烃组成。
优选的，步骤a)中所述硬质纤维和溶剂油的质量比为(2～8)：(10～24)。
优选的，步骤b)中所述超高分子量聚乙烯溶解液包括：
超高分子量聚乙烯100重量份；
溶剂油800重量份～2800重量份。
本发明还提供了一种上述技术方案所述的耐切割超高分子量聚乙烯纤维作为耐切割材料的应用。
本发明提供了一种耐切割超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法和应用，所述耐切割超高分子量聚乙烯纤维包括：超高分子量聚乙烯纤维；分散在所述超高分子量聚乙烯纤维中的硬质纤维；所述超高分子量聚乙烯纤维和硬质纤维的质量比为100：(2～8)。与现有技术相比，本发明提供的耐切割超高分子量聚乙烯纤维在满足耐切割性能EN388五级标准的基础上，通过控制硬质纤维含量，改善制备过程中的纺丝原液的拉伸粘度，从而进一步改善成品纤维的力学性能，得到的成品纤维具有较高的强度，同时断裂伸长率高且断头数低。实验结果表明，本发明提供的耐切割超高分子量聚乙烯纤维的强度能够达到26.9cN/dtex，断裂伸长率能够达到5％，断头数小于等于1个/万米。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种耐切割超高分子量聚乙烯纤维，包括：
超高分子量聚乙烯纤维；
分散在所述超高分子量聚乙烯纤维中的硬质纤维；
所述超高分子量聚乙烯纤维和硬质纤维的质量比为100：(2～8)。
在本发明中，所述超高分子量聚乙烯纤维的重均分子量优选为3.0×106～5×106，更优选为3.5×106～4.5×106；所述超高分子量聚乙烯纤维的分子量分布优选≤9.0，更优选为5.0。在本发明中，所述超高分子量聚乙烯纤维为所述耐切割超高分子量聚乙烯纤维的基体，具有较高的结构规整性和致密度，从而使产品整体具有高强高模量的力学性能。
在本发明中，所述硬质纤维优选包括陶瓷纤维、碳纤维和碳化硅晶须中的一种或多种，更优选为陶瓷纤维、碳纤维和碳化硅晶须的混合物。在本发明中，所述硬质纤维为所述耐切割超高分子量聚乙烯纤维的增强材料，能够有效改善成品纤维的强度，提高产品耐切割性能；本发明对所述硬质纤维的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的上述陶瓷纤维、碳纤维和碳化硅晶须的市售商品即可。在本发明中，所述陶瓷纤维、碳纤维和碳化硅晶须的混合物中陶瓷纤维、碳纤维和碳化硅晶须的质量比优选为1：(7～8.8)：(0.2～1)，更优选为1：(7.3～8.4)：(0.25～0.8)，最优选为1：(7.5～8)：(0.3～0.5)。在本发明中，所述硬质纤维的平均直径优选大于0小于等于9μm，更优选大于0小于等于7μm；所述硬质纤维的长径比优选大于0小于等于30，更优选大于0小于等于20。
在本发明中，不同含量的硬质纤维会影响成品纤维的力学性能，硬质纤维含量过低，会导致成品纤维的强度不高，而硬质纤维含量过高，会使成品纤维的断裂伸长率降低、断头数升高。在本发明中，所述超高分子量聚乙烯纤维和硬质纤维的质量比为100：(2～8)，优选为100：(4～6)，更优选为100：5。
本发明还提供了一种上述技术方案所述的耐切割超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，包括以下步骤：
a)将硬质纤维和溶剂油混合，得到混合液A；
b)将所述混合液A与超高分子量聚乙烯溶解液混合，得到纺丝原液；
c)将所述纺丝原液依次进行纺制、预牵伸、萃取、干燥和正牵伸，得到耐切割超高分子量聚乙烯纤维。
在本发明中，将硬质纤维和溶剂油混合，得到混合液A。在本发明中，所述硬质纤维优选包括陶瓷纤维、碳纤维和碳化硅晶须中的一种或多种，更优选为陶瓷纤维、碳纤维和碳化硅晶须的混合物。在本发明中，所述硬质纤维为所述耐切割超高分子量聚乙烯纤维的增强材料，能够有效改善成品纤维的强度，提高产品耐切割性能；本发明对所述硬质纤维的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的上述陶瓷纤维、碳纤维和碳化硅晶须的市售商品即可。在本发明中，所述陶瓷纤维、碳纤维和碳化硅晶须的混合物中陶瓷纤维、碳纤维和碳化硅晶须的质量比优选为1：(7～8.8)：(0.2～1)，更优选为1：(7.3～8.4)：(0.25～0.8)，最优选为1：(7.5～8)：(0.3～0.5)。在本发明中，所述硬质纤维的平均直径优选为大于0小于等于9μm，更优选为大于0小于等于7μm；所述硬质纤维的长径比优选为大于0小于等于30，更优选为大于0小于等于20。
在本发明中，所述溶剂油优选由70％～95％的含25～50个碳原子的环烷烃和5％～30％的含25～50个碳原子的链烃组成，更优选为由85％～90％的含25～50个碳原子的环烷烃和10％～15％的含25～50个碳原子的链烃组成，最优选为白油。在本发明中，所述溶剂油的运动粘度优选为61.2mm2/s～74.8mm2/s；本发明对所述溶剂油的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的5#白油、7#白油、10#白油、15#白油、22#白油、26#白油、32#白油、46#白油、68#白油、70#白油、100#白油和150#白油的市售商品即可。在本发明中，所述溶剂油为超高分子量聚乙烯溶解液的溶剂，本发明首先将硬质纤维均匀分散在溶剂油中，有利于硬质纤维在超高分子量聚乙烯纤维中的进一步分散。
在本发明中，将硬质纤维和溶剂油混合后，得到的混合溶液A的运动粘度会根据硬质纤维的加入量发生变化，对产品的力学性能有影响，加入量过高，混合溶液A的运动粘度降低，会使产品断头数增大，加入量过低，不利于纤维强度的提高，使产品的耐切割性和强度降低。在本发明中，将硬质纤维和溶剂油混合；所述硬质纤维和溶剂油的质量比优选为(2～8)：(10～24)，更优选为(4～6)：(14～20)，最优选为5：15。
在本发明中，所述混合的过程优选具体为：
在搅拌的条件下将硬质纤维和溶剂油进行混合。本发明对所述搅拌的方法没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的人工搅拌或机械搅拌均可。在本发明中，所述搅拌的速度优选为1000rpm～4500rpm，更优选为2000rpm～3000rpm；本发明对搅拌的时间没有特殊限制，使硬质纤维在溶剂油中分散均匀即可。
得到所述混合液A后，本发明将所述混合液A与超高分子量聚乙烯溶解液混合，得到纺丝原液。在本发明中，所述纺丝原液中分子间产生内摩擦，在液体流动时产生纵向的速度梯度场，所述速度梯度场的方向与流动方向一致，因而产生拉伸粘度，由于硬质纤维不溶于超高分子量聚乙烯溶解液，当纺丝原液中硬质纤维的含量过高时，会导致纺丝原液的拉伸粘度不均匀，从而导致制备过程中成品纤维断裂伸长率降低、断头数升高。
在本发明中，所述超高分子量聚乙烯溶解液优选包括：
超高分子量聚乙烯100重量份；
溶剂油800重量份～2800重量份。
在本发明中，所述超高分子量聚乙烯由超高分子量聚乙烯粉末在所述溶剂油中溶解后得到；本发明对所述超高分子量聚乙烯粉末的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。在本发明中，所述超高分子量聚乙烯粉末的重均分子量优选为3.0×106～5×106，更优选为3.5×106～4.5×106；所述超高分子量聚乙烯粉末的分子量分布优选≤9.0，更优选为5.0；所述超高分子量聚乙烯粉末的粒径优选为40目～100目，更优选为60目～80目。在本发明中，所述超高分子量聚乙烯溶解液优选包括超高分子量聚乙烯100重量份。
在本发明中，所述溶剂油优选由70％～95％的含25～50个碳原子的环烷烃和5％～30％的含25～50个碳原子的链烃组成，更优选为由85％～90％的含25～50个碳原子的环烷烃和10％～15％的含25～50个碳原子的链烃组成，最优选为白油。在本发明中，所述溶剂油的初馏点高于450℃；所述溶剂油的运动粘度优选为61.2mm2/s～74.8mm2/s；本发明对所述溶剂油的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的5#白油、7#白油、10#白油、15#白油、22#白油、26#白油、32#白油、46#白油、68#白油、70#白油、100#白油和150#白油的市售商品即可。在本发明中，所述超高分子量聚乙烯溶解液中的溶剂油与所述混合溶液A中的溶剂油优选为相同的溶剂油，有利于所述超高分子量聚乙烯溶解液与所述混合溶液A的混溶。在本发明中，所述超高分子量聚乙烯溶解液优选包括溶剂油800重量份～2800重量份，更优选为1100重量份～2000重量份。
在本发明中，所述超高分子量聚乙烯溶解液的制备方法优选具体为：
将超高分子量聚乙烯粉末与溶剂油混合，得到超高分子量聚乙烯溶解液。在本发明中，所述将超高分子量聚乙烯粉末与溶剂油混合的过程优选具体为：
将超高分子量聚乙烯粉末加入到溶剂油中，进行搅拌，得到超高分子量聚乙烯溶解液。本发明对所述搅拌的方法没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的人工搅拌或机械搅拌均可。在本发明中，所述搅拌的速度优选为30rpm～500rpm，更优选为60rpm～100rpm；所述搅拌的温度优选为80℃～120℃，更优选为100℃～110℃；所述搅拌的时间优选为0.5h～5h，更优选为1h～2h。
在本发明中，将所述混合液A与超高分子量聚乙烯溶解液混合，得到纺丝原液。在本发明中，所述将混合液A与超高分子量聚乙烯溶解液混合的过程优选具体为：
将混合液A加入到超高分子量聚乙烯溶解液中，进行搅拌，得到纺丝原液。本发明对所述搅拌的方法没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的人工搅拌或机械搅拌均可。在本发明中，所述搅拌的速度优选为60rpm～100rpm，更优选为80rpm～90rpm；所述搅拌的温度优选为100℃～160℃，更优选为120℃～140℃；所述搅拌的时间优选为1h～6h，更优选为2h～3h。
得到纺丝原液后，本发明将所述纺丝原液依次进行纺制、预牵伸、萃取、干燥和正牵伸，得到耐切割超高分子量聚乙烯纤维。在本发明中，将纺丝原液进行纺制，得到冻胶丝。在本发明中，所述纺制的过程优选具体为：
将所述纺丝原液依次进行过滤、喷丝和冷却，得到冻胶丝。在本发明中，将所述纺丝原液进行过滤。本发明对所述过滤的设备没有特殊限制，优选采用过滤器；所述过滤器的孔径优选为30目～100目，更优选为60目～70目。
完成所述过滤过程后，本发明将过滤后的纺丝原液进行喷丝和冷却，得到冻胶丝。在本发明中，所述喷丝的设备优选为纺丝箱，本发明对此没有特殊限制；本发明将经纺丝箱喷丝后得到的产物，直接进行冷却，得到冻胶丝。本发明对所述冷却的方法没有特殊限制，优选采用本领域技术人员熟知的水浴冷却的技术方案；所述水浴冷却的温度优选为20℃～30℃，更优选为22℃～25℃。
完成所述纺制过程后，本发明将纺制后得到的冻胶丝进行预牵伸。在本发明中，所述预牵伸能够降低冻胶丝内部残留的内应力。在本发明中，所述预牵伸的牵伸倍率优选为1～10倍，更优选为3～5倍；所述预牵伸的温度优选为20℃～30℃，更优选为25℃。
完成所述预牵伸过程后，本发明将预牵伸后的冻胶丝进行萃取和干燥。在本发明中，所述萃取的目的是去除冻胶丝中的溶剂油。在本发明中，所述萃取过程所用的萃取剂优选为白油萃取剂、正己烷、汽油和四氢化碳中的一种或多种。在本发明中，所述萃取剂对溶剂油具有良好的相溶性，本发明对所述萃取剂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的上述白油萃取剂、正己烷、汽油和四氢化碳的市售商品即可。在本发明中，所述干燥的目的是使萃取剂挥发。在本发明中，所述干燥的温度优选为25℃～45℃，更优选为30℃～40℃。
完成所述萃取和干燥过程后，本发明将萃取和干燥后的冻胶丝进行正牵伸，得到耐切割超高分子量聚乙烯纤维。在本发明中，所述正牵伸的温度优选为120℃～160℃，更优选为140℃～150℃；所述正牵伸的牵伸倍率优选为4～20倍，更优选为6～10倍。在本发明中，所述正牵伸能够使纤维发生变形，得到成品纤维，所述纤维变形速度对产品的力学性能有重要影响，如果纤维的变形速度过快，则纤维在达到足够的牵伸倍率前发生断裂，而纤维的变形速度过慢，则在拉伸过程中结晶较慢，晶区形成不致密连续，得不到高强度纤维。在本发明中，所述纤维的变形速度优选为0.005s-1～0.5s-1，更优选为0.01s-1～0.1s-1。
本发明还提供了一种上述技术方案所述的耐切割超高分子量聚乙烯纤维作为耐切割材料的应用。在本发明中，所述耐切割材料为具有耐切割功能的产品，优选为耐切割纱线。本发明对所述耐切割纱线的制备方法没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的纱线加工的方法即可。在本发明中，所述耐切割纱线可以通过针织或编织得到不同种类的耐切割产品，如耐切割手套、耐切割帐篷、耐切割绳索等。
本发明提供了一种耐切割超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法和应用，所述耐切割超高分子量聚乙烯纤维包括：超高分子量聚乙烯纤维；分散在所述超高分子量聚乙烯纤维中的硬质纤维；所述超高分子量聚乙烯纤维和硬质纤维的质量比为100：(2～8)。与现有技术相比，本发明提供的耐切割超高分子量聚乙烯纤维在满足耐切割性能EN388五级标准的基础上，通过控制硬质纤维含量，改善制备过程中的纺丝原液的拉伸粘度，从而进一步改善成品纤维的力学性能，得到的成品纤维具有较高的强度，同时断裂伸长率高且断头数低。实验结果表明，本发明提供的耐切割超高分子量聚乙烯纤维的强度能够达到26.9cN/dtex，断裂伸长率能够达到5％，断头数小于等于1个/万米。
此外，本发明提供的耐切割超高分子量聚乙烯纤维的均匀性较好，质量稳定性高，制得的工业手套耐切割性能优异。
为了进一步说明本发明，下面通过以下实施例进行详细说明。本发明以下实施例所用的超高分子量聚乙烯粉末由燕山石化提供；所用陶瓷纤维由山东鲁阳股份有限公司提供，所述陶瓷纤维的平均直径小于等于9μm，长径比小于等于30；所用碳纤维由中复神鹰碳纤维有限公司提供，所述碳纤维的平均直径小于等于9μm，长径比小于等于30；所用碳化硅晶须由秦皇岛一诺高新材料开发有限公司提供，所述碳化硅晶须的平均直径小于等于9μm，长径比小于等于30；所用白油由道达尔公司提供；所用白油萃取剂由上海希勒化学有限公司提供。
实施例1
(1)将55.6g陶瓷纤维、422.2g碳纤维和22.2g碳化硅晶须加入1.5kg 68#白油中，在2500rpm下搅拌至均匀，得到混合液A。
(2)将10kg重均分子量为4.2×106、分子量分布为5.0的超高分子量聚乙烯粉末加入150kg 68#白油中，在80rpm、105℃下搅拌1.5h，得到超高分子量聚乙烯溶解液；再在所述超高分子量聚乙烯溶解液中加入步骤(1)得到的混合液A，在85rpm、130℃下搅拌2.5h，得到纺丝原液。
(3)将纺丝原液经孔径为60目的过滤器过滤，再经纺丝箱喷丝后，产物在25℃下水浴冷却，得到冻胶丝；然后将所述冻胶丝以4倍的牵伸倍率在25℃下进行预牵伸，再经白油萃取剂萃取后，在30℃下干燥，最后在145℃下以7倍的牵伸倍率进行正牵伸，控制纤维的变形速度为0.020s-1，得到耐切割超高分子量聚乙烯纤维。
实施例2
(1)将55.6g陶瓷纤维、416.6g碳纤维和27.8g碳化硅晶须加入1.5kg 68#白油中，在2000rpm下搅拌至均匀，得到混合液A。
(2)将10kg重均分子量为3.5×106、分子量分布为5.0的超高分子量聚乙烯粉末加入150kg 68#白油中，在60rpm、100℃下搅拌2h，得到超高分子量聚乙烯溶解液；再在所述超高分子量聚乙烯溶解液中加入步骤(1)得到的混合液A，在80rpm、120℃下搅拌3h，得到纺丝原液。
(3)将纺丝原液经孔径为70目的过滤器过滤，再经纺丝箱喷丝后，产物在22℃下水浴冷却，得到冻胶丝；然后将所述冻胶丝以5倍的牵伸倍率在25℃下进行预牵伸，再经白油萃取剂萃取后，在40℃下干燥，最后在140℃下以6倍的牵伸倍率进行正牵伸，控制纤维的变形速度为0.020s-1，得到耐切割超高分子量聚乙烯纤维。
实施例3
(1)将55.6g陶瓷纤维、427.8g碳纤维和16.6g碳化硅晶须加入1.5kg 68#白油中，在3000rpm下搅拌至均匀，得到混合液A。
(2)将10kg重均分子量为4.5×106、分子量分布为5.0的超高分子量聚乙烯粉末加入150kg 68#白油中，在100rpm、110℃下搅拌1h，得到超高分子量聚乙烯溶解液；再在所述超高分子量聚乙烯溶解液中加入步骤(1)得到的混合液A，在90rpm、140℃下搅拌2h，得到纺丝原液。
(3)将纺丝原液经孔径为60目的过滤器过滤，再经纺丝箱喷丝后，产物在25℃下水浴冷却，得到冻胶丝；然后将所述冻胶丝以3倍的牵伸倍率在25℃下进行预牵伸，再经白油萃取剂萃取后，在40℃下干燥，最后在150℃下以8倍的牵伸倍率进行正牵伸，控制纤维的变形速度为0.020s-1，得到耐切割超高分子量聚乙烯纤维。
实施例4
(1)将500g陶瓷纤维加入1.4kg 68#白油中，在2500rpm下搅拌至均匀，得到混合液A。
(2)将10kg重均分子量为4.2×106、分子量分布为5.0的超高分子量聚乙烯粉末加入110kg 68#白油中，在80rpm、105℃下搅拌1.5h，得到超高分子量聚乙烯溶解液；再在所述超高分子量聚乙烯溶解液中加入步骤(1)得到的混合液A，在85rpm、130℃下搅拌2.5h，得到纺丝原液。
(3)将纺丝原液经孔径为60目的过滤器过滤，再经纺丝箱喷丝后，产物在25℃下水浴冷却，得到冻胶丝；然后将所述冻胶丝以4倍的牵伸倍率在25℃下进行预牵伸，再经白油萃取剂萃取后，在30℃下干燥，最后在145℃下以7倍的牵伸倍率进行正牵伸，控制纤维的变形速度为0.020s-1，得到耐切割超高分子量聚乙烯纤维。
实施例5
(1)将500g碳纤维加入2.0kg 68#白油中，在2500rpm下搅拌至均匀，得到混合液A。
(2)将10kg重均分子量为4.2×106、分子量分布为5.0的超高分子量聚乙烯粉末加入200kg 68#白油中，在80rpm、105℃下搅拌1.5h，得到超高分子量聚乙烯溶解液；再在所述超高分子量聚乙烯溶解液中加入步骤(1)得到的混合液A，在85rpm、130℃下搅拌2.5h，得到纺丝原液。
(3)将纺丝原液经孔径为60目的过滤器过滤，再经纺丝箱喷丝后，产物在25℃下水浴冷却，得到冻胶丝；然后将所述冻胶丝以4倍的牵伸倍率在25℃下进行预牵伸，再经白油萃取剂萃取后，在30℃下干燥，最后在145℃下以7倍的牵伸倍率进行正牵伸，控制纤维的变形速度为0.020s-1，得到耐切割超高分子量聚乙烯纤维。
实施例6
(1)将500g碳化硅晶须加入1.5kg 68#白油中，在2500rpm下搅拌至均匀，得到混合液A。
(2)将10kg重均分子量为4.2×106、分子量分布为5.0的超高分子量聚乙烯粉末加入150kg 68#白油中，在80rpm、105℃下搅拌1.5h，得到超高分子量聚乙烯溶解液；再在所述超高分子量聚乙烯溶解液中加入步骤(1)得到的混合液A，在85rpm、130℃下搅拌2.5h，得到纺丝原液。
(3)将纺丝原液经孔径为60目的过滤器过滤，再经纺丝箱喷丝后，产物在25℃下水浴冷却，得到冻胶丝；然后将所述冻胶丝以4倍的牵伸倍率在25℃下进行预牵伸，再经白油萃取剂萃取后，在30℃下干燥，最后在145℃下以7倍的牵伸倍率进行正牵伸，控制纤维的变形速度为0.020s-1，得到耐切割超高分子量聚乙烯纤维。
采用DXLL-20000电子拉力机根据GBT 19975-2005中规定的方法对实施例1～6提供的耐切割超高分子量聚乙烯纤维的纤维强度、模量和断裂伸长率进行测试，采用YG086型缕纱测长仪对实施例1～6提供的耐切割超高分子量聚乙烯纤维的纤度进行测试，并在接丝过程中得到断头数，所述断头数表示为成品纤维每万米断头个数。测试结果如表1所示。
表1实施例1～6提供的耐切割超高分子量聚乙烯纤维的纤维强度数据
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | |
| 强度(cN/dtex) | 26.9 | 26.8 | 26.5 | 26.5 | 25.1 | 25.5 |
| 模量(cN/dtex) | 990 | 975 | 970 | 974 | 890 | 952 |
| 纤度(旦) | 412.5 | 407 | 456.5 | 429 | 417 | 418 |
| 断裂伸长率(％) | 5.0 | 4.8 | 4.9 | 4.1 | 4.7 | 4.5 |
| 断头数(个/万米) | 0.5 | 0.6 | 0.8 | 1.0 | 0.7 | 0.8 |
采用Instron型拉力机对实施例1～6提供的耐切割超高分子量聚乙烯纤维的强度变化率进行测试，同时采用YG086型缕纱测长仪对实施例1～6提供的耐切割超高分子量聚乙烯纤维分别连续测试大量的纤度数据，然后通过方差计算纤度变异系数CV值，测试结果如表2所示。
表2实施例1～6提供的耐切割超高分子量聚乙烯纤维的强度变化率数据
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | |
| 强度变化率 | 4.0％ | 4.5％ | 4.5％ | 5.0％ | 4.0％ | 4.8％ |
| 纤度变异系数CV | 0.5％ | 0.7％ | 1.1％ | 1.5％ | 1.4％ | 0.8％ |
测试结果表明，本发明实施例1～6提供的耐切割超高分子量聚乙烯纤维具有较高的纤维强度，同时成品纤维的强度变化率较低，即强度稳定性好；此外，产品纤度变异系数CV较低，同时产品断裂伸长率稳定，断头数较低，从而保证产品具有较好的均匀性和质量稳定性。
取实施例1～6提供的耐切割超高分子量聚乙烯纤维，分别沿线轴按正、反方向缠绕，制成400D的耐切割纱线，然后将上述耐切割纱线进行包覆、编织，分别得到耐切割工业手套。按照工业手套防护欧洲标准EN388标准，对手套进行抗切割性能试验，测量穿破次数，每次取两个样品，测量五次，根据系数计算平均值。测试结果如表3所示。
表3实施例1～6提供的耐切割超高分子量聚乙烯纤维耐切割性能数据
| 抗切割性(次) | EN388五级标准 | |
| 实施例1 | 29 | 抗切割性≥20次 |
| 实施例2 | 25 | 抗切割性≥20次 |
| 实施例3 | 27 | 抗切割性≥20次 |
| 实施例4 | 26 | 抗切割性≥20次 |
| 实施例5 | 21 | 抗切割性≥20次 |
| 实施例6 | 23 | 抗切割性≥20次 |
由表3可知，本发明提供的耐切割超高分子量聚乙烯纤维的耐切割性能较好，制得的手套均能达到EN388五级标准。
所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种耐切割超高分子量聚乙烯纤维，其特征在于，包括：
超高分子量聚乙烯纤维；
分散在所述超高分子量聚乙烯纤维中的硬质纤维；
所述硬质纤维为陶瓷纤维、碳纤维和碳化硅晶须的混合物；所述陶瓷纤维、碳纤维和碳化硅晶须的混合物中陶瓷纤维、碳纤维和碳化硅晶须的质量比为1：7.6：0.4、1：7.5：0.5或1：7.7：0.3；
所述超高分子量聚乙烯纤维和硬质纤维的质量比为100：5。
2.根据权利要求1所述的耐切割超高分子量聚乙烯纤维，其特征在于，所述超高分子量聚乙烯纤维的重均分子量为3.0×106～5×106，分子量分布≤9.0。
3.根据权利要求1所述的耐切割超高分子量聚乙烯纤维，其特征在于，所述硬质纤维的平均直径大于0小于等于9μm，长径比大于0小于等于30。
4.一种权利要求1～3任一项所述的耐切割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：
a)将硬质纤维和溶剂油混合，得到混合液A；
b)将所述混合液A与超高分子量聚乙烯溶解液混合，得到纺丝原液；
c)将所述纺丝原液依次进行纺制、预牵伸、萃取、干燥和正牵伸，得到耐切割超高分子量聚乙烯纤维。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中所述溶剂油由70％～95％的含25～50个碳原子的环烷烃和5％～30％的含25～50个碳原子的链烃组成。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中所述硬质纤维和溶剂油的质量比为(2～8)：(10～24)。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤b)中所述超高分子量聚乙烯溶解液包括：
超高分子量聚乙烯100重量份；
溶剂油800重量份～2800重量份。
8.一种权利要求1～3任一项所述的耐切割超高分子量聚乙烯纤维作为耐切割材料的应用。
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