CN112176442B - 一种超高分子量聚乙烯异形纤维及其制备方法 - Google Patents
一种超高分子量聚乙烯异形纤维及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112176442B CN112176442B CN202011148416.XA CN202011148416A CN112176442B CN 112176442 B CN112176442 B CN 112176442B CN 202011148416 A CN202011148416 A CN 202011148416A CN 112176442 B CN112176442 B CN 112176442B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- molecular weight
- parts
- modified
- polyethylene glycol
- weight polyethylene
- 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
- 239000004699 Ultra-high molecular weight polyethylene Substances 0.000 title claims abstract description 94
- 229920000785 ultra high molecular weight polyethylene Polymers 0.000 title claims abstract description 94
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 62
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims abstract description 83
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims abstract description 83
- 239000007822 coupling agent Substances 0.000 claims abstract description 37
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- 229940088990 ammonium stearate Drugs 0.000 claims abstract description 32
- JPNZKPRONVOMLL-UHFFFAOYSA-N azane;octadecanoic acid Chemical compound [NH4+].CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O JPNZKPRONVOMLL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 32
- 239000010954 inorganic particle Substances 0.000 claims abstract description 15
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 38
- 238000009987 spinning Methods 0.000 claims description 25
- XNGIFLGASWRNHJ-UHFFFAOYSA-L phthalate(2-) Chemical compound [O-]C(=O)C1=CC=CC=C1C([O-])=O XNGIFLGASWRNHJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 23
- FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N maleic anhydride Chemical compound O=C1OC(=O)C=C1 FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 17
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 15
- 125000001449 isopropyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 claims description 14
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 14
- 125000004423 acyloxy group Chemical group 0.000 claims description 12
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 8
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 8
- CTENFNNZBMHDDG-UHFFFAOYSA-N Dopamine hydrochloride Chemical compound Cl.NCCC1=CC=C(O)C(O)=C1 CTENFNNZBMHDDG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229960001149 dopamine hydrochloride Drugs 0.000 claims description 7
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 4
- FYFFGSSZFBZTAH-UHFFFAOYSA-N methylaminomethanetriol Chemical compound CNC(O)(O)O FYFFGSSZFBZTAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000000967 suction filtration Methods 0.000 claims description 4
- VYFYYTLLBUKUHU-UHFFFAOYSA-N dopamine Chemical compound NCCC1=CC=C(O)C(O)=C1 VYFYYTLLBUKUHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 58
- 229960003638 dopamine Drugs 0.000 abstract description 29
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 abstract description 7
- 239000004753 textile Substances 0.000 abstract description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 abstract description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 17
- -1 unsaturated fatty acid phthalate Chemical class 0.000 description 16
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 12
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 12
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 9
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 9
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 9
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 9
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 6
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 5
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 229920001690 polydopamine Polymers 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- SENMPMXZMGNQAG-UHFFFAOYSA-N 3,4-dihydro-2,5-benzodioxocine-1,6-dione Chemical compound O=C1OCCOC(=O)C2=CC=CC=C12 SENMPMXZMGNQAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PEEHTFAAVSWFBL-UHFFFAOYSA-N Maleimide Chemical compound O=C1NC(=O)C=C1 PEEHTFAAVSWFBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007983 Tris buffer Substances 0.000 description 2
- DLHONNLASJQAHX-UHFFFAOYSA-N aluminum;potassium;oxygen(2-);silicon(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Si+4].[Si+4].[Si+4].[K+] DLHONNLASJQAHX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000378 calcium silicate Substances 0.000 description 2
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 description 2
- OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N calcium;dioxido(oxo)silane Chemical compound [Ca+2].[O-][Si]([O-])=O OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 2
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 239000011256 inorganic filler Substances 0.000 description 2
- 229910003475 inorganic filler Inorganic materials 0.000 description 2
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052622 kaolinite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 2
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 229910052652 orthoclase Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 229940051841 polyoxyethylene ether Drugs 0.000 description 2
- 229920000056 polyoxyethylene ether Polymers 0.000 description 2
- 229920005990 polystyrene resin Polymers 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 2
- 235000021122 unsaturated fatty acids Nutrition 0.000 description 2
- 235000004035 Cryptotaenia japonica Nutrition 0.000 description 1
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 description 1
- 102000007641 Trefoil Factors Human genes 0.000 description 1
- 235000015724 Trifolium pratense Nutrition 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000019771 cognition Effects 0.000 description 1
- 230000001808 coupling effect Effects 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 125000004185 ester group Chemical group 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 125000001041 indolyl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- APSBXTVYXVQYAB-UHFFFAOYSA-M sodium docusate Chemical group [Na+].CCCCC(CC)COC(=O)CC(S([O-])(=O)=O)C(=O)OCC(CC)CCCC APSBXTVYXVQYAB-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- LENZDBCJOHFCAS-UHFFFAOYSA-N tris Chemical compound OCC(N)(CO)CO LENZDBCJOHFCAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
- D01F6/44—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from mixtures of polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds as major constituent with other polymers or low-molecular-weight compounds
- D01F6/46—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from mixtures of polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds as major constituent with other polymers or low-molecular-weight compounds of polyolefins
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
- D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
- D01D5/253—Formation of filaments, threads, or the like with a non-circular cross section; Spinnerette packs therefor
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F1/00—General methods for the manufacture of artificial filaments or the like
- D01F1/02—Addition of substances to the spinning solution or to the melt
- D01F1/10—Other agents for modifying properties
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
Abstract
本发明属于纤维技术领域，更具体的涉及一种超高分子量聚乙烯异形纤维及其制备方法。提供了一种超高分子量聚乙烯异形纤维，制备原料按重量份计，包括：改性超高分子量聚乙烯50‑150份、偶联剂0.5‑1.5份、硬脂酸合硬脂酸铵0.05‑0.75份、无机粒子3‑5份、改性聚乙二醇3.75‑11.25份、丙酮80‑150份、白油300‑700份。并且申请人经过大量创造性实验证明了本申请中所述的多巴胺改性超高分子量聚乙烯纤维、偶联剂、无机粒子、改性聚乙二醇之间相互作用力制备的异形纤维在高端纺织品、防护用品等领域应用的可能性。
Description
技术领域
本发明属于纤维技术领域，更具体的涉及一种超高分子量聚乙烯异形纤维及其制备方法。
背景技术
异形纤维的研究是随着社会的进步、人类认识的加强越来越重要的一项作用。异形纤维通常是指用非圆形喷丝孔纺丝制备的具有特殊截面形状的纤维。异形纤维不但具有特殊的服用效果，而且具有较大的比表面积。
对于异形纤维的研究，我国众多的科研和生产单位在研究异形纤维的制备方面有了很多的尝试。也对现有的技术做了较多的改进，比如对喷丝板制造方面的改进，提高板的可纺性；在纺丝方面，也有了一些原料制备方面的改进，保证了纺丝液的可纺性和制备的纤维质量可以应用于较多重要领域，比如高档纺织品领域和航空、军工等领域。
为了制备一种高质量浓度可纺性纺丝液，本申请提供了如下技术方案。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的第一方面提供了一种超高分子量聚乙烯异形纤维，制备原料按重量份计，包括：改性超高分子量聚乙烯50-150份、偶联剂0.5-1.5份、硬脂酸合硬脂酸铵0.05-0.75份、无机粒子3-5份、改性聚乙二醇3.75-11.25份、丙酮80-150份、白油300-700份。
作为一种优选的技术方案，改性超高分子量聚乙烯的制备原料包括三羟甲基氨基甲烷、超高分子量聚乙烯粉末、盐酸、盐酸多巴胺。
作为一种优选的技术方案，偶联剂选自异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)酞酸酯、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)酞酸酯、单烷氧基不饱和脂肪酸酞酸酯、双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑酞酸酯、二(辛烷基苯酚聚氧乙烯醚)磷酯、四异丙基二(二辛基亚磷酸酰氧基)酞酸酯中的至少一种。
作为一种优选的技术方案，所述的偶联剂与硬脂酸合硬脂酸铵的重量比为1：0.1-0.5。
作为一种优选的技术方案，所述的无机粒子选自碳酸钙、硅酸钙、石英、云母、高岭石、正长石、石墨中的至少一种。
作为一种优选的技术方案，所述的改性聚乙二醇中聚乙二醇的重均分子量选自200-1500。
作为一种优选的技术方案，所述的改性聚乙二醇中聚乙二醇的重均分子量选自400-1000。
作为一种优选的技术方案，所述的改性聚乙二醇选自马来酸酐改性聚乙二醇、马来酰亚胺改性聚乙二醇、聚苯乙烯树脂改性聚乙二醇、环氧树脂改性聚乙二醇中的至少一种。
本发明的第二方面提供了一种超高分子量聚乙烯异形纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)将改性超高分子聚乙烯、无机粒子加入丙酮中，搅拌，然后加入偶联剂、硬脂酸合硬脂酸铵搅拌均匀，25℃反应48-96小时，抽滤，用蒸馏水洗涤，干燥，得到固体粉末；
(2)将步骤(1)得到的固体粉末加入白油中，充分搅拌，配成质量浓度10-12wt％的纺丝液；
(3)在150-240℃温度下，在异形结构喷丝板形状的条件下进行纺丝，得到超高分子量聚乙烯异形纤维。
作为一种优选的技术方案，步骤(3)中所述的异形结构喷丝板的形状为三角形、Y形、五角形、三叶形、四叶形、五叶形、扇形中的至少一种。
有益效果：经本申请制备的纺丝液可以用于超高分子量聚乙烯异形纤维的制备，并且本申请中制备了机械性能优异的异形纤维，可以用于对机械性能要求较高的领域；并且申请人经过大量创造性实验证明了本申请中所述的多巴胺改性超高分子量聚乙烯纤维、偶联剂、无机粒子、改性聚乙二醇之间相互作用力制备的异形纤维在高端纺织品、防护用品等领域应用的可能性。
具体实施方式
结合以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可进一步地理解本发明的内容。除非另有说明，本文中使用的所有技术及科学术语均具有与本申请所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。如果现有技术中披露的具体术语的定义与本申请中提供的任何定义不一致，则以本申请中提供的术语定义为准。
在本文中使用的，除非上下文中明确地另有指示，否则没有限定单复数形式的特征也意在包括复数形式的特征。还应理解的是，如本文所用术语“由…制备”与“包含”同义，“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示所陈述的组合物、步骤、方法、制品或装置，但不排除存在或添加一个或多个其它组合物、步骤、方法、制品或装置。此外，当描述本申请的实施方式时，使用“优选的”、“优选地”、“更优选的”等是指，在某些情况下可提供某些有益效果的本发明实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。除此之外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用，也并非旨在将其他实施方案排除在本发明的范围之外。
为了解决上述技术问题，本发明的第一方面提供了一种超高分子量聚乙烯异形纤维，制备原料按重量份计，包括：改性超高分子量聚乙烯50-150份、偶联剂0.5-1.5份、硬脂酸合硬脂酸铵0.05-0.75份、无机粒子3-5份、改性聚乙二醇3.75-11.25份、丙酮80-150份、白油300-700份。
超高分子量聚乙烯，牌号L5220，购于东莞市长腾塑胶有限公司。
在一些优选的实施方式中，改性超高分子量聚乙烯的制备原料包括三羟甲基氨基甲烷、超高分子量聚乙烯粉末、盐酸、盐酸多巴胺。
多巴胺改性超高分子量聚乙烯的制备方法参照以下步骤：
(1)将50-80g超高分子量聚乙烯粉末用丙酮洗涤，然后过滤，烘干得到处理后的超高分子量聚乙烯粉末。
(2)将步骤(1)得到的处理后的超高分子量聚乙烯粉末加入烧瓶中，向烧瓶中加入50毫升摩尔浓度为0.1mol/L三羟甲基氨基甲烷和20毫升摩尔浓度为0.1mol/L盐酸水溶液，再向烧瓶中加入500-800毫升盐酸多巴胺水溶液，盐酸多巴胺水溶液的质量浓度为2g/L。
(3)然后在25℃下搅拌12-18小时，过滤，用蒸馏水洗涤，得到多巴胺改性超高分子量聚乙烯。
超高分子量聚乙烯具有规整的线性高分子结构，因此赋予超高分子量聚乙烯纤维优异的化学稳定性和耐磨性等优势；但是，因为超高分子量聚乙烯的分子量大、结构规整，导致体系的流动性较差，用于纤维制备的时候的加工性能较差，尤其在异形纤维的纺丝过程中受到一定的限制。
申请人经过实验证明发现，将多巴胺改性超高分子量聚乙烯，可以用于异形纤维的制备。改性后的纤维在纺丝过程中，与溶剂白油组成质量浓度为10-12wt％的高浓度纺丝液用于异形纤维制备具有较好的效果。
推测出现这种现象的原因：多巴胺通过氧化聚合反应形成聚多巴胺低聚物，通过氢键和吲哚结构，通过共价键、非共价键或者Π-Π键堆叠的形式，在超高分子量聚乙烯表面聚多巴胺改性结构；经过多巴胺改性的超高分子量聚乙烯改变了表面结构，提高了分子的流动性，与白油形成的纺丝液具有高度稳定性，可以形成高质量浓度(10-12wt％)纺丝液，提高纤维的异形结构的稳定性。
但是申请人经过性能测试发现，经过多巴胺改性的超高分子量聚乙烯的力学性能并没有提高，与未改性前几乎没有变化。
在一些优选的实施方式中，偶联剂选自异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)酞酸酯、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)酞酸酯、单烷氧基不饱和脂肪酸酞酸酯、双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑酞酸酯、二(辛烷基苯酚聚氧乙烯醚)磷酯、四异丙基二(二辛基亚磷酸酰氧基)酞酸酯中的至少一种。
优选的，所述的偶联剂选自异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)酞酸酯。
异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)酞酸酯，CAS号61417-49-0。
在一些优选的实施方式中，所述的偶联剂与硬脂酸合硬脂酸铵的重量比为1：0.1-0.5。
硬脂酸合硬脂酸铵，CAS号57-11-4。
在一些优选的实施方式中，所述的无机粒子选自碳酸钙、硅酸钙、石英、云母、高岭石、正长石、石墨中的至少一种。
优选的，所述的无机粒子选自碳酸钙。
申请人经过大量创造性实验探究得到，无机填料的加入对超高分子量聚乙烯组成的纺丝液具有重要影响；但是，选择不同的偶联剂改性碳酸钙得到纤维的屈服强度和拉伸性能得到明显提高。尤其在异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)酞酸酯与硬脂酸合硬脂酸铵协同作用，二者重量比为1：0.1-0.5，实验测试得到的超高分子量聚乙烯纤维的机械性能优异。推测原因：异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)酞酸酯与硬脂酸合硬脂酸铵共存时，通过二者协同性互作用，共同作用于碳酸钙，体系中存在的易水解基团可以通过在体系中的水解与碳酸钙发生化学缩合，形成稳定的化学键；另一方面，体系中存在的活性基团可以与聚合物分子链之间发生化学或者物理缠绕，增强物极粒子在聚合物中的掺杂和增强作用，增强了化学性质不同的材料之间的偶合作用。
申请人在实验过程中发现，若选择偶联剂单独使用时，得到的超高分子量聚乙烯纤维的拉伸强度较偶联剂与硬脂酸合硬脂酸铵配伍使用时的下降较大。但是，当选择的偶联剂与硬脂酸合硬脂酸铵的重量比高于1：0.1-0.5时，体系中的酞酸酯偶联剂中的酯基会发生转移形成交联结构，造成超高分子量聚乙烯体系的水合层厚度大幅度下降，影响可纺性能；当低于这个比例，体系的稳定性降低，对于无机填料的分散性能大大下降。
但是，申请人发现，加入碳酸钙后的纤维韧性受到影响。
在一些优选的实施方式中，所述的改性聚乙二醇中聚乙二醇的重均分子量选自200-1500。
优选的，所述的改性聚乙二醇中聚乙二醇的重均分子量选自400-1000。
更进一步优选的，所述的改性聚乙二醇中聚乙二醇的重均分子量为400。
聚乙二醇，重均分子量400，羟值255-312mgKOH/g，购于上海链集化工有限公司。
在一些优选的实施方式中，所述的改性聚乙二醇选自马来酸酐改性聚乙二醇、马来酰亚胺改性聚乙二醇、聚苯乙烯树脂改性聚乙二醇、环氧树脂改性聚乙二醇中的至少一种。
优选的，所述的改性聚乙二醇选自马来酸酐改性聚乙二醇。
优选的，所述的马来酸酐改性聚乙二醇的重量为多巴胺改性超高分子量聚乙烯重量的7.5wt％。
马来酸酐改性聚乙二醇的制备方法参照以下步骤：
将聚乙二醇和马来酸酐加入烧瓶中，向烧瓶中加入甲苯100-150毫升，在氩气氛围下，140-180℃反应5-8小时，冷却，用乙醚萃取反应产物，得到改性聚乙二醇。
实验过程中，聚乙二醇与马来酸酐的摩尔比为1：4-8。
申请人发现用马来酸酐改性聚乙二醇，聚乙二醇分子量在400的时得到的超高分子量聚乙烯制备的纤维具有较高的韧性，得到的纤维的断裂伸长率适中；推测可能的原因：马来酸酐改性的聚乙二醇在超高分子量聚乙烯体系中存在的时候，其中一部分可以掺杂于超高分子量聚乙烯分子链中间，用于抵抗分散受到外力冲击的时候外力的冲击力，马来酸酐改性后的聚乙二醇分子也可以延缓冲击能量的传递，增强分子链的韧性；另一部分掺杂于分子表面，在多巴胺分子、硅烷偶联剂、碳酸钙分子起到连接桥梁的作用，将体系中存在的活性基团连接起来，形成微交联网络结构，增强碳酸钙的分散性能，也提高了超高分子聚乙烯体系中反应物质之间的依附能力，提高承受外力拉伸时的应力耗散。
实验过程中申请人发现，在本体系中，选用的聚乙二醇分子量超过1000时，得到的纺丝液为流动性较差，不具有可纺性，当分子量低于400时，链段较短，在超高分子量聚乙烯体系中添加时，力学松弛受限较大。
本发明的第二方面，提供了一种超高分子量聚乙烯异形纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)将改性超高分子聚乙烯、无机粒子加入丙酮中，搅拌，然后加入偶联剂、硬脂酸合硬脂酸铵搅拌均匀，25℃反应48-96小时，抽滤，用蒸馏水洗涤，干燥，得到固体粉末；
(2)将步骤(1)得到的固体粉末加入白油中，充分搅拌，配成质量浓度10-12wt％的纺丝液；
(3)在150-240℃温度下，在异形结构喷丝板形状的条件下进行纺丝，得到超高分子量聚乙烯异形纤维。
在一些优选的实施方式中，步骤(3)中所述的异形结构喷丝板的形状为三角形、Y形、五角形、三叶形、四叶形、五叶形、扇形中的至少一种。
下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
另外，如果没有其它说明，所用原料都是市售得到的。
实施例
实施例1
一种超高分子量聚乙烯异形纤维，制备原料按重量份计，包括：多巴胺改性超高分子聚乙烯60份、偶联剂0.6份、硬脂酸合硬脂酸铵0.3份、碳酸钙3份、改性聚乙二醇4.5份、丙酮120份、白油517份。
所述的偶联剂为异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)酞酸酯。
所述的改性聚乙二醇为马来酸酐改性聚乙二醇。
超高分子量聚乙烯，牌号L5220，购于东莞市长腾塑胶有限公司；异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)酞酸酯，CAS号61417-49-0；硬脂酸合硬脂酸铵，CAS号57-11-4；聚乙二醇，重均分子量400，羟值255-312mgKOH/g，购于上海链集化工有限公司。
多巴胺改性超高分子量聚乙烯的制备方法参照以下步骤：
(1)将80g超高分子量聚乙烯粉末用丙酮洗涤，然后过滤，烘干得到处理后的超高分子量聚乙烯粉末。
(2)将步骤(1)得到的处理后的超高分子量聚乙烯粉末加入烧瓶中，向烧瓶中加入50毫升摩尔浓度为0.1mol/L三羟甲基氨基甲烷和20毫升摩尔浓度为0.1mol/L盐酸水溶液，再向烧瓶中加入800毫升盐酸多巴胺水溶液，盐酸多巴胺水溶液的质量浓度为2g/L。
(3)然后在25℃下搅拌12小时，过滤，用蒸馏水洗涤，得到多巴胺改性超高分子量聚乙烯。
马来酸酐改性聚乙二醇的制备方法参照以下步骤：
将聚乙二醇和马来酸酐加入烧瓶中，向烧瓶中加入甲苯150毫升，在氩气氛围下，160℃反应8小时，冷却，用乙醚萃取反应产物，得到改性聚乙二醇。
实验过程中，聚乙二醇与马来酸酐的摩尔比为1：5。
一种超高分子量聚乙烯异形纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)将改性超高分子聚乙烯、无机粒子加入丙酮中，搅拌，然后加入偶联剂、硬脂酸合硬脂酸铵搅拌均匀，25℃反应60小时，抽滤，用蒸馏水洗涤，干燥，得到固体粉末；
(2)将步骤(1)得到的固体粉末加入白油中，充分搅拌，配成质量浓度12wt％的纺丝液；
(3)在220℃温度下，在三角形结构喷丝板的条件下进行纺丝，得到超高分子量聚乙烯异形纤维。
实施例2
一种超高分子量聚乙烯异形纤维，制备原料按重量份计，包括：多巴胺改性超高分子聚乙烯60份、偶联剂0.6份、硬脂酸合硬脂酸铵0.06份、碳酸钙3份、改性聚乙二醇4.5份、丙酮120份、白油517份。
所述的偶联剂为异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)酞酸酯。
所述的改性聚乙二醇为马来酸酐改性聚乙二醇。
超高分子量聚乙烯，牌号L5220，购于东莞市长腾塑胶有限公司；异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)酞酸酯，CAS号61417-49-0；硬脂酸合硬脂酸铵，CAS号57-11-4；聚乙二醇，重均分子量400，羟值255-312mgKOH/g，购于上海链集化工有限公司。
多巴胺改性超高分子量聚乙烯的制备方法参照实施例1。
马来酸酐改性聚乙二醇的制备方法参照实施例1。
超高分子量聚乙烯异形纤维的制备方法参照实施例1。
实施例3
一种超高分子量聚乙烯异形纤维，制备原料按重量份计，包括：多巴胺改性超高分子聚乙烯60份、偶联剂0.6份、碳酸钙3份、改性聚乙二醇4.5份、丙酮120份、白油517份。
所述的偶联剂为异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)酞酸酯。
所述的改性聚乙二醇为马来酸酐改性聚乙二醇。
超高分子量聚乙烯，牌号L5220，购于东莞市长腾塑胶有限公司；异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)酞酸酯，CAS号61417-49-0；聚乙二醇，重均分子量400，羟值255-312mgKOH/g，购于上海链集化工有限公司。
多巴胺改性超高分子量聚乙烯的制备方法参照实施例1。
马来酸酐改性聚乙二醇的制备方法参照实施例1。
超高分子量聚乙烯异形纤维的制备方法参照实施例1，与实施例1不同的是步骤(1)中不加入硬脂酸合硬脂酸铵。
实施例4
一种超高分子量聚乙烯异形纤维，制备原料按重量份计，包括：多巴胺改性超高分子聚乙烯60份、偶联剂0.6份、硬脂酸合硬脂酸铵1.2份、碳酸钙3份、改性聚乙二醇4.5份、丙酮120份、白油517份。
所述的偶联剂为异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)酞酸酯。
所述的改性聚乙二醇为马来酸酐改性聚乙二醇。
超高分子量聚乙烯，牌号L5220，购于东莞市长腾塑胶有限公司；异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)酞酸酯，CAS号61417-49-0；硬脂酸合硬脂酸铵，CAS号57-11-4；聚乙二醇，重均分子量400，羟值255-312mgKOH/g，购于上海链集化工有限公司。
多巴胺改性超高分子量聚乙烯的制备方法参照实施例1。
马来酸酐改性聚乙二醇的制备方法参照实施例1。
超高分子量聚乙烯异形纤维的制备方法参照实施例1。
实施例5
一种超高分子量聚乙烯异形纤维，制备原料按重量份计，包括：多巴胺改性超高分子聚乙烯60份、偶联剂0.6份、硬脂酸合硬脂酸铵0.3份、碳酸钙3份、聚乙二醇4.5份、丙酮120份、白油517份。
所述的偶联剂为异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)酞酸酯。
超高分子量聚乙烯，牌号L5220，购于东莞市长腾塑胶有限公司；异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)酞酸酯，CAS号61417-49-0；硬脂酸合硬脂酸铵，CAS号57-11-4；聚乙二醇，重均分子量400，羟值255-312mgKOH/g，购于上海链集化工有限公司。
多巴胺改性超高分子量聚乙烯的制备方法参照实施例1。
超高分子量聚乙烯异形纤维的制备方法参照实施例1。
实施例6
一种超高分子量聚乙烯异形纤维，制备原料按重量份计，包括：多巴胺改性超高分子聚乙烯60份、偶联剂0.6份、硬脂酸合硬脂酸铵0.3份、碳酸钙3份、改性聚乙二醇4.5份、丙酮120份、白油517份。
所述的偶联剂为异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)酞酸酯。
超高分子量聚乙烯，牌号L5220，购于东莞市长腾塑胶有限公司；异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)酞酸酯，CAS号61417-49-0；硬脂酸合硬脂酸铵，CAS号57-11-4；聚乙二醇，重均分子量1500，羟值68-83mgKOH/g，购于上海链集化工有限公司。
多巴胺改性超高分子量聚乙烯的制备方法参照实施例1。
马来酸酐改性聚乙二醇的制备方法参照实施例1。
超高分子量聚乙烯异形纤维的制备方法参照实施例1。
实施例7
一种超高分子量聚乙烯异形纤维，制备原料按重量份计，包括：多巴胺改性超高分子聚乙烯60份、偶联剂0.6份、硬脂酸合硬脂酸铵0.3份、碳酸钙3份、改性聚乙二醇12份、丙酮120份、白油525份。
所述的偶联剂为异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)酞酸酯。
超高分子量聚乙烯，牌号L5220，购于东莞市长腾塑胶有限公司；异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)酞酸酯，CAS号61417-49-0；硬脂酸合硬脂酸铵，CAS号57-11-4；聚乙二醇，重均分子量400，羟值255-312mgKOH/g，购于上海链集化工有限公司。
多巴胺改性超高分子量聚乙烯的制备方法参照实施例1。
马来酸酐改性聚乙二醇的制备方法参照实施例1。
超高分子量聚乙烯异形纤维的制备方法参照实施例1。
实施例8
一种超高分子量聚乙烯异形纤维，制备原料按重量份计，包括：多巴胺改性超高分子聚乙烯60份、硬脂酸合硬脂酸铵0.3份、碳酸钙3份、改性聚乙二醇4.5份、丙酮120份、白油517份。
所述的改性聚乙二醇为马来酸酐改性聚乙二醇。
超高分子量聚乙烯，牌号L5220，购于东莞市长腾塑胶有限公司；硬脂酸合硬脂酸铵，CAS号57-11-4；聚乙二醇，重均分子量400，羟值255-312mgKOH/g，购于上海链集化工有限公司。
多巴胺改性超高分子量聚乙烯的制备方法参照实施例1。
马来酸酐改性聚乙二醇的制备方法参照实施例1。
超高分子量聚乙烯异形纤维的制备方法参照实施例1，与实施例不同的是步骤(1)中没有偶联剂的加入。
性能测试：
1.拉伸性能测试：将实施例1-8制备的异形纤维用于拉伸强度测试，测试方法参照GB/T 1040-1992，并将测试结果统计于下表。
2.断裂伸长率测试：将实施例1-8制备的异形纤维用于断裂伸长率测试，测试方法参照GB/T 9997-1988，并将测试结果统计于下表。
3.纺丝液稳定性测试：根据配置的纺丝原液，放置3天，用紫外分光光度计观测在白油中的稳定性，将纺丝液稳定无变化的记为优；出现浑浊或者轻微分层的现象的记为良；出现完全分层的现象记为差。
| 实验 | 稳定性 | 断裂伸长率/％ | 拉伸性能/MPa |
| 实施例1 | 优 | 4.2 | 38.4 |
| 实施例2 | 优 | 3.5 | 35.6 |
| 实施例3 | 差 | 1.3 | 33.2 |
| 实施例4 | 良 | 14.6 | 32.5 |
| 实施例5 | 差 | 11.4 | 25.6 |
| 实施例6 | 差 | / | / |
| 实施例7 | 良 | 21.7 | 22.4 |
| 实施例8 | 差 | / | / |
经本申请研究制备的异形纤维具有较好的稳定性和力学性能。
另外，实施例6和实施例8因为体系的稳定性较差不具备纺丝能力。
最后指出，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种超高分子量聚乙烯异形纤维，其特征在于，制备原料按重量份计，包括：改性超高分子量聚乙烯50-150份、偶联剂0.5-1.5份、硬脂酸合硬脂酸铵0.05-0.75份、无机粒子3-5份、改性聚乙二醇3.75-11.25份、丙酮80-150份、白油300-700份；所述偶联剂为异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)酞酸酯；所述偶联剂与硬脂酸合硬脂酸铵的重量比为1：0.1-0.5；所述的改性聚乙二醇为马来酸酐改性聚乙二醇；马来酸酐改性聚乙二醇中聚乙二醇与马来酸酐的摩尔比为1：5；所述的改性聚乙二醇中聚乙二醇的重均分子量为400；所述的无机粒子为碳酸钙，
所述改性超高分子量聚乙烯的制备原料包括三羟甲基氨基甲烷、超高分子量聚乙烯粉末、盐酸、盐酸多巴胺。
2.一种根据权利要求1所述的超高分子量聚乙烯异形纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将改性超高分子聚乙烯、无机粒子加入丙酮中，搅拌，然后加入偶联剂、硬脂酸合硬脂酸铵搅拌均匀，25℃反应48-96小时，抽滤，用蒸馏水洗涤，干燥，得到固体粉末；
(2)将步骤(1)得到的固体粉末加入白油中，充分搅拌，配成质量浓度10-12wt％的纺丝液；
(3)在150-240℃温度下，在异形结构喷丝板形状的条件下进行纺丝，得到超高分子量聚乙烯异形纤维。
3.根据权利要求2所述的超高分子量聚乙烯异形纤维的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述的异形结构喷丝板的形状为三角形、Y形、五角形、三叶形、四叶形、五叶形、扇形中的至少一种。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011148416.XA CN112176442B (zh) | 2020-10-23 | 2020-10-23 | 一种超高分子量聚乙烯异形纤维及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011148416.XA CN112176442B (zh) | 2020-10-23 | 2020-10-23 | 一种超高分子量聚乙烯异形纤维及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112176442A CN112176442A (zh) | 2021-01-05 |
| CN112176442B true CN112176442B (zh) | 2022-12-13 |
Family
ID=73922316
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011148416.XA Active CN112176442B (zh) | 2020-10-23 | 2020-10-23 | 一种超高分子量聚乙烯异形纤维及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112176442B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116891629B (zh) * | 2023-07-12 | 2024-03-08 | 中山诗兰姆汽车零部件有限公司 | 一种阻燃尼龙6组合物及其制备方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104762683A (zh) * | 2015-04-09 | 2015-07-08 | 江苏九九久科技股份有限公司 | 石墨烯复合改性高强度聚乙烯纤维及其制备方法 |
| CN109097852A (zh) * | 2018-08-20 | 2018-12-28 | 马鞍山卓凡新材料科技有限公司 | 一种耐磨防断裂超高分子量聚乙烯纤维的制备方法 |
| CN111441096A (zh) * | 2020-03-30 | 2020-07-24 | 龙游龙纤新材料有限公司 | 一种耐紫外光老化的超高分子量聚乙烯纤维及其生产方法 |
-
2020
- 2020-10-23 CN CN202011148416.XA patent/CN112176442B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112176442A (zh) | 2021-01-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhou et al. | Interfacial crystallization enhanced interfacial interaction of Poly (butylene succinate)/ramie fiber biocomposites using dopamine as a modifier | |
| CN111718591B (zh) | 一种含有木质素的生物基复合材料及其制备方法 | |
| CN111673941A (zh) | 一种塑料母粒制备工艺 | |
| EP2746434A1 (en) | High-strength, high-modulus and high-melting point pva fiber and method for manufacturing same | |
| CN112176442B (zh) | 一种超高分子量聚乙烯异形纤维及其制备方法 | |
| CN112694715B (zh) | 一种玻璃纤维复合材料及其制备方法 | |
| US20230311397A1 (en) | Creep-resistant fiber and preparation method thereof | |
| CN113150442B (zh) | 高模量低密度聚丙烯复合材料及其制备方法 | |
| CN109627502B (zh) | 一种天甲橡胶和天然橡胶复合材料及其制备方法 | |
| CN110373021A (zh) | 一种改性pa56复合材料及其制备方法 | |
| CN112126194B (zh) | 一种增韧改性环氧树脂复合材料的制备方法 | |
| CN113563637A (zh) | 一种二苯胺类橡胶防老剂及其制备方法和应用 | |
| CN115821412B (zh) | 一种耐切割超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法 | |
| CN112679814A (zh) | 一种用于电机减震垫的橡胶材料及其制备方法 | |
| CN112458570A (zh) | 一种高机械性能的石墨烯乳胶丝及其制备方法 | |
| CN115490996B (zh) | 一种环氧树脂复合材料及其加工方法 | |
| CN108396402B (zh) | 一种高韧性涤纶短纤维及其制备方法 | |
| Liang et al. | Polydopamine Modified Rice Husk-derived Silicon Carbon Black Used as Green Filler in Natural Rubber/Butadiene Rubber: Design, Processing and Properties | |
| CN1546570A (zh) | 一种纤维状纳米粘土与高粘度聚酰胺的复合材料 | |
| CN111607165B (zh) | 高扩张绝缘乙丙胶冷缩材料、其制备方法和应用 | |
| CN111748868A (zh) | 一种抗紫外线增强级pe/pet复合弹性短纤维及其制备方法 | |
| CN108559296B (zh) | 一种Si（B）C纤维高粘高弹沥青改性剂及其制备和应用 | |
| CN103012774B (zh) | 一种耐高温、高强度的浇铸尼龙6复合材料及其制备方法 | |
| CN111518364A (zh) | 一种耐高温鞋底材料的制备方法 | |
| CN114805982B (zh) | 一种发光材料及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 226400 south side of Yalujiang road and west side of Huangshan Road, Rudong County Economic Development Zone, Nantong City, Jiangsu Province Patentee after: Jiangsu Jingbang New Materials Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: 226400 south side of Yalujiang road and west side of Huangshan Road, Rudong County Economic Development Zone, Nantong City, Jiangsu Province Patentee before: JIANGSU JONNYMA NEW MATERIALS Co.,Ltd. Country or region before: China |