CN109306546A - 聚丙烯纤维及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种聚丙烯纤维，由下列组份按下述重量份数制成：聚丙烯70‑98份、聚乙烯3‑6份、聚丙烯腈7‑10份、有机过氧化物0.04‑0.12份、聚乙烯基环己烷或者聚乙烯基环戊烷0.1‑5份、纳米SiO2 5‑15份。用本发明方法制得的聚丙烯纤维可和玻璃纤维等增强纤维混用制造各种混纤纱、毡、布、纺织物、编织物，然后再预成型或直接加工成复合材料制品。聚丙烯对增强纤维的浸渍效果好、分散效果好、界面结合好，其性能明显高于短切纤维增强或其它长纤维增强聚丙烯的效果，也好于普通聚丙烯纤维与增强纤维使用混纤纱方法制得的复合材料，性能提高得到了明显提高，成型工艺对性能的影响也很大。

Description

聚丙烯纤维及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种聚丙烯纤维，属高分子材料领域。
背景技术
聚丙烯纤维(俗称丙纶)及其生产工艺都是很成熟的技术，现有的聚丙烯纤维主要用于纺织品，考虑的是材料的成纤性、可纺性、可染性、耐污性、抗静电性、抗起球性等。因此，一般的聚丙烯纤维是用来做织物的，不含能提高材料力学性能的助剂，所以其力学性能较低。
发明内容
本发明要解决的就是现有的聚丙烯纤维力学性能较低的技术问题，为人们提供一种新的、力学性能高的聚丙烯纤维。
本发明的具体技术方案如下：
一种聚丙烯纤维，由下列组份按下述重量份数制成：
聚丙烯 70-98份
聚乙烯 3-6份
聚丙烯腈 7-10份
有机过氧化物 0.04-0.12份
聚乙烯基环己烷或者聚乙烯基环戊烷 0.1-5份
纳米SiO2 5-15份。
优选的，所述聚丙烯的熔融指数MFI在2-5克/10分钟之间。
优选的，所述聚乙烯为高密度聚乙烯，高密度聚乙烯的熔融指数MFI为0.01～0.5。
优选的，所述聚丙烯腈的粘均分子量在2万～3.5万
优选的，所述有机过氧化物包括选自2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化已烷、过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯、二异丙苯过氧化氢、2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化已炔和二特戊基过氧化物中的一种或两种以上任意组合。其主要作用是在聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯腈一起使用时时提高基体聚丙烯与增强纤维的界面结合，从而提高材料力学性能。
优选的，所述的纳米SiO2细度在1-100nm之间；纳米SiO2具有增强作用。
本发明采用聚乙烯基环己烷或者聚乙烯基环戊烷的作用是使聚丙烯与纤维界面处产生大量界面横晶，提高聚丙烯的晶核密度，从而提高材料的强度
本发明的主要工艺路线：根据需要，各种原料经混料机混和、挤出机造粒、挤出纺丝机拉制纤维。挤出纺丝机工艺和一般聚丙烯纤维相同。拉丝时不需牵伸，生产效率高。一般可不用油剂，可用水代替油剂，这样可保证以后用于制造复合材料时，复合材料的良好的界面。一般的由小分子物质组成的油剂会对复合材料界面造成不良影响。
用本发明方法制得的聚丙烯纤维可和玻璃纤维等增强纤维混用制造各种混纤纱、毡、布、纺织物、编织物，然后再预成型或直接加工成复合材料制品。这时，玻璃纤维等增强纤维含量可达到60％(重量百分比)以上。聚丙烯对增强纤维的浸渍效果好、分散效果好、界面结合好，其性能明显高于短切纤维增强或其它长纤维增强聚丙烯的效果，也好于普通聚丙烯纤维与增强纤维使用混纤纱方法制得的复合材料，性能提高得到了明显提高，成型工艺对性能的影响也很大。
具体实施方式
以下结合具体实施例进一步说明本发明。
实施例1
一种聚丙烯纤维的制备方法，包括如下步骤：
（1）将以下的料在混料机中混合；
聚丙烯（熔融指数5）80份、高密度聚乙烯（熔融指数0.3）3份、聚丙烯腈（粘均分子量2～3.5万）10份、2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化已烷0.07份、聚乙烯基环己烷3份、纳米SiO2（细度1-100nm）14份；
（2）将混合好的料加入造粒机的料斗，挤出造粒。造粒挤出机各段的温度控制在：
I段140℃；II段160℃；III段180℃，
模头温度190℃；
（3）将粒料加入到拉丝挤出机中进行拉丝。控制拉丝挤出机模头温度260-280℃，聚丙烯纤维的直径控制在12微米至14微米之间。20根纤维一束进行卷取。
（4）使用拉制好的聚丙烯纤维和玻璃纤维按60:40的重量比，均匀相混配，制得混纤针刺毡，用该毡压制得增强聚丙烯片材，测得材料的抗拉强度为140Mpa，抗弯强度为183MPa，而用纯聚丙烯纤维与玻璃纤维同比例制得的毡，热压成片材后测得抗拉强度63MPa，抗弯强度52MPa。
实施例2
一种聚丙烯纤维的制备方法，包括如下步骤：
（1）将以下的料在混料机中混合；
聚丙烯（熔融指数3）70份、高密度聚乙烯（熔融指数0.1）6份、聚丙烯腈（粘均分子量2～3.5万）8份、2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化已炔0.11份、聚乙烯基环己烷4份、纳米SiO2（细度1-100nm）10份；
（2）将混合好的料加入造粒机的料斗，挤出造粒。造粒挤出机各段的温度控制在：
I段140℃；II段160℃；III段180℃，
模头温度190℃；
（3）将粒料加入到拉丝挤出机中进行拉丝。控制拉丝挤出机模头温度260-280℃，聚丙烯纤维的直径控制在12微米至14微米之间。20根纤维一束进行卷取。
（4）使用拉制好的聚丙烯纤维和玻璃纤维按60:40的重量比，均匀相混配，制得混纤针刺毡，用该毡压制得增强聚丙烯片材，测得材料的抗拉强度为151Mpa，抗弯强度为186MPa，而用纯聚丙烯纤维与玻璃纤维同比例制得的毡，热压成片材后测得抗拉强度55MPa，抗弯强度48MPa。
实施例3
一种聚丙烯纤维的制备方法，包括如下步骤：
（1）将以下的料在混料机中混合；
聚丙烯（熔融指数4）95份、高密度聚乙烯（熔融指数0.5）4份、聚丙烯腈（粘均分子量2～3.5万）7份、过氧化二异丙苯0.05份、聚乙烯基环戊烷0.3份、纳米SiO2（细度1-100nm）6份；
（2）将混合好的料加入造粒机的料斗，挤出造粒。造粒挤出机各段的温度控制在：
I段140℃；II段160℃；III段180℃，
模头温度190℃；
（3）将粒料加入到拉丝挤出机中进行拉丝。控制拉丝挤出机模头温度260-280℃，聚丙烯纤维的直径控制在12微米至14微米之间。20根纤维一束进行卷取。
（4）使用拉制好的聚丙烯纤维和玻璃纤维按60:40的重量比，均匀相混配，制得混纤针刺毡，用该毡压制得增强聚丙烯片材，测得材料的抗拉强度为149Mpa，抗弯强度为181MPa，而用纯聚丙烯纤维与玻璃纤维同比例制得的毡，热压成片材后测得抗拉强度59MPa，抗弯强度47MPa。

Claims (5)

1.一种聚丙烯纤维，其特征在于由下列组份按下述重量份数制成：
聚丙烯 70-98份
聚乙烯 3-6份
聚丙烯腈 7-10份
有机过氧化物 0.04-0.12份
聚乙烯基环己烷或者聚乙烯基环戊烷 0.1-5份
纳米SiO2 5-15份。
2.根据权利要求1所述的聚丙烯纤维，其特征在于所述聚丙烯的熔融指数MFI在2-5克/10分钟之间。
3. 根据权利要求1或2所述的聚丙烯纤维，其特征在于所述聚乙烯为高密度聚乙烯，高密度聚乙烯的熔融指数MFI为0.01～0.5。
4.根据权利要求3所述的聚丙烯纤维，其特征在于所述聚丙烯腈的粘均分子量在2万～3.5万
根据权利要求4所述的聚丙烯纤维，其特征在于所述有机过氧化物包括选自2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化已烷、过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯、二异丙苯过氧化氢、2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化已炔和二特戊基过氧化物中的一种或两种以上任意组合。
5.根据权利要求5所述的聚丙烯纤维，其特征在于所述的纳米SiO2细度在1-100nm之间。
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