具体实施方式
下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚地描述,显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施,且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类,并不限定对象的个数,例如第一对象可以是一个,也可以是多个。此外,说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一,字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本申请的实施例提供了一种用于制造水库防渗铺布的超高分子量聚乙烯纤维的制备方法,包括:
S100、采用无机增韧剂和聚合物抗菌剂,对超高分子量聚乙烯进行改性处理,获得改性超高分子量聚乙烯。
S200、采用包括通过S100获得的改性超高分子量聚乙烯和溶剂的原料,通过熔融纺丝、水浴冷却、多倍牵伸、干燥和定型,获得超高分子量聚乙烯纤维。
在上述实施例中,无机增韧剂的作用在于提高超高分子量聚乙烯纤维的韧性和机械强度。为了实现上述作用,可以采用粉末状的碳化硅、氮化硅、氧化硅、氧化铝、氧化锆等无机物质中的一种或几种,作为无机增韧剂。还可以采用陶瓷粉末或玻璃粉末作为无机增韧剂。
在上述实施例中,聚合物抗菌剂的作用在于提高超高分子量聚乙烯纤维的抗菌性能。为了实现上述作用,聚合物抗菌剂可以为胍类物质聚合物或季铵盐聚合物或胺类物质聚合物。
在上述实施例中,采用无机增韧剂和聚合物抗菌剂,对超高分子量聚乙烯进行改性处理的方式可以为:将无机增韧剂和超高分子量聚乙烯浸渍或浸没于聚合物抗菌剂或由聚合物抗菌剂配制的处理液中,还可以为:在无机增韧剂和超高分子量聚乙烯的表面喷洒聚合物抗菌剂或由聚合物抗菌剂配制的处理液,以对无机增韧剂和超高分子量聚乙烯的混合物进行喷雾造粒。
在上述实施例中,通过S100获得的改性超高分子量聚乙烯为添加有无机增韧剂,并且表面施加有聚合物抗菌剂的超高分子量聚乙烯的粉料或母粒。
在上述实施例中,S200的目的在于将经过改性处理的超高分子量聚乙烯制备成纤维材料。为了实现上述目的,本申请实施例可以对超高分子量聚乙烯进行熔融纺丝、水浴冷却、多倍牵伸、干燥和定型,从而获得超高分子量聚乙烯纤维。
示例性地,在S200中:溶剂包括以下之一或其组合:白油、十氢萘、石蜡。
示例性地,在S200中:熔融纺丝采用双螺杆挤出设备实施,双螺杆挤出设备的转速为200rpm至220rpm,双螺杆挤出设备的喷头牵伸速度为8m/min至10m/min。
示例性地,在S200中:多倍牵伸为水浴牵伸或蒸汽牵伸。
示例性地,在S200中:干燥为热风干燥或红外干燥。
示例性地,在S200中:定型的线速度为16m/min至18m/min。
具体而言,S200可以包括以下的S201至S204:
S201、按改性超高分子量聚乙烯:溶剂=(40-50):100的质量比,将通过S100获得的改性超高分子量聚乙烯和溶剂在180℃至240℃的温度条件下进行熔融纺丝,获得初生纤维。
S202、将通过S201获得的初生纤维在18℃至22℃的温度条件下进行水浴冷却。
S203、将通过S202处理的初生纤维依次进行一级牵伸、二级牵伸和三级牵伸,获得牵伸纤维。
其中,S203中,一级牵伸的牵伸倍数为4倍至6倍,二级牵伸的牵伸倍数为2倍至3倍,三级牵伸的牵伸倍数为1.5倍至2倍。
S204、将通过S203获得的牵伸纤维在80℃至90℃的温度条件下进行干燥,并在120℃至130℃的温度条件下进行定型,获得超高分子量聚乙烯纤维。
通过上述S201至S204,可以将经过改性处理的超高分子量聚乙烯制备成纤维材料。
在本申请实施例的部分实施方式中,无机增韧剂包括:MxNCy三元化合物,其中,M为以下元素之一:钛、铜、锌,N为以下元素之一:铝、硼、硅,C为元素碳,x的数值范围为1至4,y的数值范围为1至3。
上述MxNCy三元化合物可以通过将M元素、N元素、C元素混合研磨后进行高温热处理而获得,x的数值范围和y的数值范围可以通过对M元素、N元素、C元素的添加量(质量比或摩尔比)进行控制而调节。
上述MxNCy三元化合物的优势在于:其机械强度高、硬度较优,能够有效提高超高分子量聚乙烯纤维的韧性。
在本申请实施例的部分实施方式中,聚合物抗菌剂包括:聚乙烯基胍盐抗菌剂或聚乙烯基季铵盐抗菌剂。
聚乙烯基胍盐抗菌剂或聚乙烯基季铵盐抗菌剂的抗菌性能优异,热稳定较优。相比于无机抗菌剂和有机抗菌剂单体,聚合物抗菌剂与超高分子量聚乙烯之间的结合紧密程度和均匀程度更优。因此其更加适用于作为超高分子量聚乙烯的抗菌剂。
在本申请实施例的部分实施方式中,S100包括:
S110、制备无机增韧剂。
S120、制备聚合物抗菌剂。
S130、采用包括通过S120获得的聚合物抗菌剂、三烯丙基异氰脲酸酯、氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑和水的原料,配制抗菌液。
S140、将超高分子量聚乙烯和通过S110获得的无机增韧剂浸入通过S130获得的抗菌液并超声处理,过滤、洗涤、干燥,获得改性超高分子量聚乙烯。
在S200之后,制备方法还包括:
S300、对通过S200获得的超高分子量聚乙烯纤维进行辐照处理。
在上述S130中,三烯丙基异氰脲酸酯又称TAIC,其分子式为C12H15N3O3。三烯丙基异氰脲酸酯的作用在于作为辐敏交联剂,促进交联反应的进行。氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑又称AMIMCl,其分子式为C7H11ClN2。氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑在S130中作为有机溶剂使用。
采用包括通过S120获得的聚合物抗菌剂、三烯丙基异氰脲酸酯、氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑和水的原料,配制抗菌液的具体方式为:将通过S120获得的聚合物抗菌剂、三烯丙基异氰脲酸酯、氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑在水中混合,并进行时间为20min至40min的超声处理,以使得聚合物抗菌剂、三烯丙基异氰脲酸酯、氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑在水均匀地分散,并形成稳定地抗菌液。
在上述S140中,超高分子量聚乙烯和通过S110获得的无机增韧剂的形态均为粉末状。通过将其们浸入通过S130获得的抗菌液并超声处理,可使得超高分子量聚乙烯和通过S110获得的无机增韧剂在抗菌液中均匀分散,并由此使得抗菌液中的聚合物抗菌剂均匀地包覆在超高分子量聚乙烯和无机增韧剂的表面。
在S200之后实施S300的目的在于,通过辐照处理促使超高分子量聚乙烯的表面发生交联反应,从而通过辐照表面改性,增加超高分子量聚乙烯纤维表面的粗糙度,提高超高分子量聚乙烯纤维与其他树脂或高分子聚合物材料的粘结性能,以便采用超高分子量聚乙烯纤维与其他纤维材料进行混纺。
需要说明的是,在相关技术中,通常将已经加工制备完成的超高分子量聚乙烯纤维浸渍于含有辐敏交联剂的溶剂中,并在浸渍结束后将超高分子量聚乙烯纤维取出并进行洗涤烘干和辐照处理。由此带来的问题是:由于超高分子量聚乙烯纤维的结晶度高,其表面结构致密且光滑,因此辐敏交联剂在洗涤过程中流失严重,并且辐敏交联剂难以均匀地分布和作用于超高分子量聚乙烯纤维的表面。相应地,采用辐敏交联剂对纤维进行浸渍后进行辐照处理的效果往往不够理想,并且容易导致超高分子量聚乙烯纤维的表面粗糙程度不均。为了避免上述不足,本申请实施例将作为辐敏交联剂的三烯丙基异氰脲酸酯与聚合物抗菌剂共同在氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑和水中混合,并采用其混合物直接对超高分子量聚乙烯原料(即超高分子量聚乙烯的粉料或母粒)进行处理。由于粉料或母粒状态的超高分子量聚乙烯原料的比表面积较大,因此其与三烯丙基异氰脲酸酯的接触面积较大,并能够由此使得作为辐敏交联剂的三烯丙基异氰脲酸酯均匀地分布和作用于超高分子量聚乙烯。并且,在后续水浴、洗涤等步骤中,三烯丙基异氰脲酸酯可以更加不易流失和损耗。因此,通过上述S110至S140,可保证辐敏交联剂能够与超高分子量聚乙烯纤维紧密地接触和结合,并由此进一步促进交联反应的进行,提高超高分子量聚乙烯纤维的表面粗糙程度和表面粗糙均匀程度。
在本申请实施例的部分实施方式中,S300包括:
S310、按氰尿酰氯:苯酚钠:四氢呋喃=(10-15):(15-20):100的质量比,将氰尿酰氯和苯酚钠在四氢呋喃中混合均匀,获得第一混合物。
S320、按超高分子量聚乙烯纤维:第一混合物=(40-60):100的质量比,将通过S200获得的超高分子量聚乙烯纤维浸入通过S310获得的第一混合物并保持12h至14h后,对超高分子量聚乙烯纤维进行过滤、洗涤和干燥。
S330、采用Co60伽马射线,在氮气气氛中对通过S320获得的超高分子量聚乙烯纤维进行辐照处理。
其中,辐照处理的辐照总剂量为200kGy至300kGy,辐照处理的辐照剂量率为15kGy/h至25kGy/h。
氰尿酰氯可以在超高分子量聚乙烯纤维的表面引入胺基基团,苯酚钠可以在超高分子量聚乙烯纤维的表面引入酚羟基基团。采用Co60伽马射线,在氮气气氛中对通过S320获得的超高分子量聚乙烯纤维进行辐照处理,可将胺基基团和酚羟基基团在超高分子量聚乙烯纤维的表面发生交联反应。胺基基团的引入有助于提高超高分子量聚乙烯纤维的表面粗糙程度,而酚羟基基团的引入则有助于提高超高分子量聚乙烯纤维的亲水性能并提高超高分子量聚乙烯纤维的表面能。由此,上述S310至S330可以进一步提高超高分子量聚乙烯纤维与其他树脂或高分子聚合物材料的粘结性能,以便采用超高分子量聚乙烯纤维与其他纤维材料进行混纺。
在本申请实施例的部分实施方式中,S130包括:
S131、按聚合物抗菌剂:三烯丙基异氰脲酸酯:氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑:水=(40-50):(20-30):(40-50):100的质量比,将通过S120获得的聚合物抗菌剂、三烯丙基异氰脲酸酯、氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑和水在氮气气氛中混合搅拌均匀,获得抗菌液。
S140包括:
S141、按超高分子量聚乙烯:无机增韧剂=(60-80):10的质量比,将超高分子量聚乙烯和通过S110获得的无机增韧剂混合均匀,获得第二混合物。
S142、按第二混合物:抗菌液=(40-60):100的质量比,将通过S141获得的第二混合物浸入通过S131获得的抗菌液中,在进行时间为20min至30min,功率为300W至400W的超声处理后,进行过滤、洗涤和干燥,获得改性超高分子量聚乙烯。
在上述S131中,通过将聚合物抗菌剂、三烯丙基异氰脲酸酯、氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑在水中混合,并在氮气气氛中混合搅拌均匀,可以使得聚合物抗菌剂、三烯丙基异氰脲酸酯、氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑在水均匀地分散,并形成稳定的抗菌液。
在上述S141中,首先将超高分子量聚乙烯和无机增韧剂混合均匀,进而通过S142将超高分子量聚乙烯和无机增韧剂的混合物(即第二混合物)加入通过上述S131获得的稳定的抗菌液中。通过超声处理,可使得超高分子量聚乙烯和无机增韧剂的混合物在抗菌液中均匀分散,并使得聚合物抗菌剂与超高分子量聚乙烯的表面和无机增韧剂的表面充分接触。
由此,本申请实施例不仅能够通过无机增韧剂和聚合物抗菌剂对超高分子量聚乙烯进行改性,还能够在无机增韧剂的表面包覆聚合物抗菌剂。包覆有聚合物抗菌剂的无机增韧剂能够更好地在超高分子量聚乙烯中均匀地分散,并由此获得质地均匀、性能稳定的超高分子量聚乙烯纤维。
在本申请实施例的部分实施方式中,S110包括:
S111、按钛粉:铝粉:碳化钛:乙醇=25:(13-15):(60-62):200的质量比,将钛粉、铝粉和碳化钛在乙醇中混合并送入球磨机研磨4h至6h,获得浆料。
S112、对通过S111获得的浆料进行过滤和干燥,获得第一粉料。
S113、将通过S112获得的粉料置于模具并在100MPa至110MPa的压力条件下进行冷等静压成型,获得坯料。
S114、将通过S113获得的坯料送入微波反应装置,在1700W至1800W的功率条件下进行时间为8min至12min的微波处理,冷却后粉碎研磨,获得第二粉料。
S115、按第二粉料:聚甲基丙烯酸树脂、水=(40-50):20:100的质量比,将第二粉料和聚甲基丙烯酸树脂在水中混合均匀并超声分散2h至3h,获得悬浊液。
S116、对通过S115获得的悬浊液进行过滤、洗涤和干燥,获得无机增韧剂。
S120包括:
S121、按异硫氰酸胍:环氧氯丙烷:聚乙烯亚胺=(10-12):(2-4):100的质量比,将异硫氰酸胍、环氧氯丙烷和聚乙烯亚胺混合,获得第三混合物,其中,聚乙烯亚胺的聚合度为90至110。
S122、将通过S121获得的第三混合物送入微波反应装置,在120W至150W的功率条件下进行时间为40min至50min的微波处理后,对反应产物进行时间为24h至30h的透析处理,获得聚合物抗菌剂。
通过上述S111至S113,可以获得均匀的钛粉、铝粉、碳化钛的混合坯料。通过上述S114,可以通过微波处理获得钛、粉、碳的三元化合物。其中,通过在S111中对钛、粉、碳化钛的选料配比进行控制,可以获得Ti3AlC2三元化合物。
举例而言,可以按钛粉:铝粉:碳化钛:乙醇=25:15:60:200的质量比,将钛粉、铝粉和碳化钛在乙醇中混合并送入球磨机研磨4h,获得浆料。对浆料进行过滤和干燥,获得第一粉料。将粉料置于模具并在100MPa的压力条件下进行冷等静压成型,获得坯料。将坯料送入微波反应装置,在1800W的功率条件下进行时间为8min的微波处理,冷却后粉碎研磨,获得第二粉料。其中,该第二粉料为未经聚甲基丙烯酸树脂改性的Ti3AlC2三元化合物,该Ti3AlC2三元化合物的XRD衍射图谱如图1所示。
Ti3AlC2三元化合物除了具有力学强度优异和弹性模量高的特点,还具有导热性能优异和高温可塑性好、易于加工等类金属的特性。采用上述S111至S114获得的Ti3AlC2三元化合物作为无机增韧剂,可以在提高超高分子量聚乙烯纤维的韧性的基础上,赋予超高分子量聚乙烯良好的导热性能和可加工性。
上述S115的目的在于对通过上述S111至S114获得的Ti3AlC2三元化合物进行改性。其中,聚甲基丙烯酸树脂为水溶性的阴离子聚电解质。通过将第二粉料和聚甲基丙烯酸树脂在水中混合均匀并超声分散,可使得作为阴离子聚电解质的聚甲基丙烯酸树脂包覆在第二粉料(即Ti3AlC2无机增韧剂)的表面。
在上述S121至S122中,通过将异硫氰酸胍与聚乙烯亚胺混合,并进行微波处理,可获得聚乙烯基胍盐抗菌剂。其中,聚乙烯基胍盐抗菌剂为水溶性阳离子聚电解质。因此,在将无机增韧剂浸入包括聚乙烯基胍盐抗菌剂的含水抗菌液中后,作为水溶性阳离子聚电解质聚乙烯基胍盐抗菌剂在静电作用下吸附于包覆有聚甲基丙烯酸树脂(阴离子聚电解质)的Ti3AlC2无机增韧剂的表面。由此,可进一步使得聚合物在无机增韧剂的表面均匀包覆,并由此促进无机增韧剂在超高分子量聚乙烯中的均匀地分散。
实施例1
本实施例提供了一种用于制造水库防渗铺布的超高分子量聚乙烯纤维的制备方法,具体包括以下步骤:
S411、按钛粉:铝粉:碳化钛:乙醇=25:15:60:200的质量比,将钛粉、铝粉和碳化钛在乙醇中混合并送入球磨机研磨4h,获得浆料。
S412、对通过S411获得的浆料进行过滤,在过滤后采用去离子水洗涤1至2次,并进行红外干燥,获得第一粉料。
S413、将通过S412获得的粉料置于长方体的模具并在100MPa的压力条件下进行冷等静压成型,获得坯料。
S414、将通过S413获得的坯料送入微波反应装置,在1800W的功率条件下进行时间为8min的微波处理,自然冷却至室温后粉碎研磨为粉末状,获得第二粉料。
S415、按第二粉料:聚甲基丙烯酸树脂、水=40:20:100的质量比,将第二粉料和聚甲基丙烯酸树脂在水中混合均匀并超声分散2h,获得悬浊液。
S416、对通过S415获得的悬浊液进行过滤、采用乙醇洗涤1至2次,红外干燥,获得无机增韧剂。
S417、按异硫氰酸胍:环氧氯丙烷:聚乙烯亚胺=10:2:100的质量比,将异硫氰酸胍、环氧氯丙烷和聚乙烯亚胺混合均匀,获得第三混合物,其中,聚乙烯亚胺的聚合度为90至110。
S418、将通过S417获得的第三混合物送入微波反应装置,在150W的功率条件下进行时间为40min的微波处理后,对反应产物进行时间为30h的透析处理,获得聚合物抗菌剂。
S419、按聚合物抗菌剂:三烯丙基异氰脲酸酯:氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑:水=40:20:40:100的质量比,将通过S418获得的聚合物抗菌剂、三烯丙基异氰脲酸酯、氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑和水在氮气气氛中混合搅拌均匀,获得抗菌液。
S420、按超高分子量聚乙烯:无机增韧剂=60:10的质量比,将超高分子量聚乙烯和通过S416获得的无机增韧剂混合均匀,获得第二混合物。
S421、按第二混合物:抗菌液=40:100的质量比,将通过S420获得的第二混合物浸入通过S419获得的抗菌液中,在进行时间为20min,功率为400W的超声处理后,进行过滤,采用乙醇洗涤1至2次,烘箱干燥,获得改性超高分子量聚乙烯。
S422、按改性超高分子量聚乙烯:白油=50:100的质量比,采用双螺杆挤出设备,将通过S421获得的改性超高分子量聚乙烯和白油进行熔融纺丝,获得初生纤维。其中,双螺杆挤出设备的转速为200rpm,双螺杆挤出设备的喷头牵伸速度为8m/min,熔融纺丝的温度为180℃至220℃。
S423、将通过S422获得的初生纤维在18℃至20℃的温度条件下进行水浴冷却。
S424、将通过S423处理的初生纤维依次进行一级牵伸、二级牵伸和三级牵伸,获得牵伸纤维。其中,一级牵伸的牵伸倍数为4倍至5倍,二级牵伸的牵伸倍数为2倍至2.5倍,三级牵伸的牵伸倍数为1.5倍至2倍。
S425、将通过S424获得的牵伸纤维在80℃的温度条件下进行热风干燥,并在120℃至125℃的温度条件下进行定型,获得超高分子量聚乙烯纤维。
S426、按氰尿酰氯:苯酚钠:四氢呋喃=10:15:100的质量比,将氰尿酰氯和苯酚钠在四氢呋喃中混合均匀,获得第一混合物。
S427、按超高分子量聚乙烯纤维:第一混合物=60:100的质量比,将通过S425获得的超高分子量聚乙烯纤维浸入通过S426获得的第一混合物并保持12h后,对超高分子量聚乙烯纤维进行过滤、乙醇洗涤1至2次,热风干燥。
S428、采用Co60伽马射线,在氮气气氛中对通过S427获得的超高分子量聚乙烯纤维进行辐照处理。其中,辐照处理的辐照总剂量为200kGy,辐照处理的辐照剂量率为15kGy/h。
实施例2
本实施例提供了一种用于制造水库防渗铺布的超高分子量聚乙烯纤维的制备方法,具体包括以下步骤:
S511、按钛粉:铝粉:碳化钛:乙醇=25:13:62:200的质量比,将钛粉、铝粉和碳化钛在乙醇中混合并送入球磨机研磨6h,获得浆料。
S512、对通过S511获得的浆料进行过滤,在过滤后采用去离子水洗涤1至2次,并进行红外干燥,获得第一粉料。
S513、将通过S512获得的粉料置于长方体的模具并在110MPa的压力条件下进行冷等静压成型,获得坯料。
S514、将通过S513获得的坯料送入微波反应装置,在1700W的功率条件下进行时间为12min的微波处理,自然冷却至室温后粉碎研磨为粉末状,获得第二粉料。
S515、按第二粉料:聚甲基丙烯酸树脂、水=50:20:100的质量比,将第二粉料和聚甲基丙烯酸树脂在水中混合均匀并超声分散3h,获得悬浊液。
S516、对通过S515获得的悬浊液进行过滤、采用乙醇洗涤1至2次,红外干燥,获得无机增韧剂。
S517、按异硫氰酸胍:环氧氯丙烷:聚乙烯亚胺=12:4:100的质量比,将异硫氰酸胍、环氧氯丙烷和聚乙烯亚胺混合均匀,获得第三混合物,其中,聚乙烯亚胺的聚合度为90至110。
S518、将通过S517获得的第三混合物送入微波反应装置,在120W的功率条件下进行时间为50min的微波处理后,对反应产物进行时间为24h的透析处理,获得聚合物抗菌剂。
S519、按聚合物抗菌剂:三烯丙基异氰脲酸酯:氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑:水=50:30:50:100的质量比,将通过S518获得的聚合物抗菌剂、三烯丙基异氰脲酸酯、氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑和水在氮气气氛中混合搅拌均匀,获得抗菌液。
S520、按超高分子量聚乙烯:无机增韧剂=80:10的质量比,将超高分子量聚乙烯和通过S516获得的无机增韧剂混合均匀,获得第二混合物。
S521、按第二混合物:抗菌液=60:100的质量比,将通过S520获得的第二混合物浸入通过S519获得的抗菌液中,在进行时间为30min,功率为300W的超声处理后,进行过滤,采用乙醇洗涤1至2次,烘箱干燥,获得改性超高分子量聚乙烯。
S522、按改性超高分子量聚乙烯:白油=40:100的质量比,采用双螺杆挤出设备,将通过S521获得的改性超高分子量聚乙烯和白油进行熔融纺丝,获得初生纤维。其中,双螺杆挤出设备的转速为220rpm,双螺杆挤出设备的喷头牵伸速度为10m/min,熔融纺丝的温度为200℃至240℃。
S523、将通过S522获得的初生纤维在20℃至22℃的温度条件下进行水浴冷却。
S524、将通过S523处理的初生纤维依次进行一级牵伸、二级牵伸和三级牵伸,获得牵伸纤维。其中,一级牵伸的牵伸倍数为5倍至6倍,二级牵伸的牵伸倍数为2.5倍至3倍,三级牵伸的牵伸倍数为1.5倍至2倍。
S525、将通过S524获得的牵伸纤维在90℃的温度条件下进行热风干燥,并在125℃至130℃的温度条件下进行定型,获得超高分子量聚乙烯纤维。
S526、按氰尿酰氯:苯酚钠:四氢呋喃=15:20:100的质量比,将氰尿酰氯和苯酚钠在四氢呋喃中混合均匀,获得第一混合物。
S527、按超高分子量聚乙烯纤维:第一混合物=40:100的质量比,将通过S525获得的超高分子量聚乙烯纤维浸入通过S526获得的第一混合物并保持14h后,对超高分子量聚乙烯纤维进行过滤、乙醇洗涤1至2次,热风干燥。
S528、采用Co60伽马射线,在氮气气氛中对通过S527获得的超高分子量聚乙烯纤维进行辐照处理。其中,辐照处理的辐照总剂量为300kGy,辐照处理的辐照剂量率为25kGy/h。
实施例3
本实施例提供了一种用于制造水库防渗铺布的超高分子量聚乙烯纤维的制备方法,具体包括以下步骤:
S611、按氮化硅:聚甲基丙烯酸树脂、水=45:20:100的质量比,将粉末状的氮化硅和聚甲基丙烯酸树脂在水中混合均匀并超声分散2h,获得悬浊液。
S612、对通过S611获得的悬浊液进行过滤、采用乙醇洗涤1至2次,红外干燥,获得无机增韧剂。
S613、按异硫氰酸胍:聚乙烯亚胺=12:100的质量比,将异硫氰酸胍、和聚乙烯亚胺混合均匀,获得第三混合物,其中,聚乙烯亚胺的聚合度为90至110。
S614、将通过S613获得的第三混合物送入微波反应装置,在120W的功率条件下进行时间为50min的微波处理后,对反应产物进行时间为30h的透析处理,获得聚合物抗菌剂。
S615、按聚合物抗菌剂:三烯丙基异氰脲酸酯:氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑:水=50:30:50:100的质量比,将通过S614获得的聚合物抗菌剂、三烯丙基异氰脲酸酯、氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑和水在氮气气氛中混合搅拌均匀,获得抗菌液。
S616、按超高分子量聚乙烯:无机增韧剂=80:10的质量比,将超高分子量聚乙烯和通过S612获得的无机增韧剂混合均匀,获得第二混合物。
S617、按第二混合物:抗菌液=60:100的质量比,将通过S620获得的第二混合物浸入通过S615获得的抗菌液中,在进行时间为30min,功率为350W的超声处理后,进行过滤,采用乙醇洗涤1至2次,烘箱干燥,获得改性超高分子量聚乙烯。
S618、按改性超高分子量聚乙烯:白油=40:100的质量比,采用双螺杆挤出设备,将通过S621获得的改性超高分子量聚乙烯和白油进行熔融纺丝,获得初生纤维。其中,双螺杆挤出设备的转速为220rpm,双螺杆挤出设备的喷头牵伸速度为10m/min,熔融纺丝的温度为200℃至240℃。
S619、将通过S618获得的初生纤维在20℃至22℃的温度条件下进行水浴冷却。
S620、将通过S619处理的初生纤维依次进行一级牵伸、二级牵伸和三级牵伸,获得牵伸纤维。其中,一级牵伸的牵伸倍数为5倍至6倍,二级牵伸的牵伸倍数为2.5倍至3倍,三级牵伸的牵伸倍数为1.5倍至2倍。
S621、将通过S620获得的牵伸纤维在90℃的温度条件下进行热风干燥,并在125℃至130℃的温度条件下进行定型,获得超高分子量聚乙烯纤维。
S622、按氰尿酰氯:苯酚钠:四氢呋喃=15:20:100的质量比,将氰尿酰氯和苯酚钠在四氢呋喃中混合均匀,获得第一混合物。
S623、按超高分子量聚乙烯纤维:第一混合物=40:100的质量比,将通过S621获得的超高分子量聚乙烯纤维浸入通过S622获得的第一混合物并保持14h后,对超高分子量聚乙烯纤维进行过滤、乙醇洗涤1至2次,热风干燥。
S628、采用Co60伽马射线,在氮气气氛中对通过S627获得的超高分子量聚乙烯纤维进行辐照处理。其中,辐照处理的辐照总剂量为250kGy,辐照处理的辐照剂量率为20kGy/h。
实施例4
本实施例提供了一种用于制造水库防渗铺布的超高分子量聚乙烯纤维的制备方法,具体包括以下步骤:
S711、按碳化硅:聚甲基丙烯酸树脂、水=45:20:100的质量比,将粉末状的氮化硅和聚甲基丙烯酸树脂在水中混合均匀并超声分散2h,获得悬浊液。
S712、对通过S711获得的悬浊液进行过滤、采用乙醇洗涤1至2次,红外干燥,获得无机增韧剂。
S713、按异硫氰酸胍:聚乙烯亚胺=12:100的质量比,将异硫氰酸胍、和聚乙烯亚胺混合均匀,获得第三混合物,其中,聚乙烯亚胺的聚合度为90至110。
S714、将通过S713获得的第三混合物送入微波反应装置,在120W的功率条件下进行时间为50min的微波处理后,对反应产物进行时间为30h的透析处理,获得聚合物抗菌剂。
S715、按聚合物抗菌剂:三烯丙基异氰脲酸酯:氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑:水=50:30:50:100的质量比,将通过S714获得的聚合物抗菌剂、三烯丙基异氰脲酸酯、氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑和水在氮气气氛中混合搅拌均匀,获得抗菌液。
S716、按超高分子量聚乙烯:无机增韧剂=80:10的质量比,将超高分子量聚乙烯和通过S712获得的无机增韧剂混合均匀,获得第二混合物。
S717、按第二混合物:抗菌液=60:100的质量比,将通过S720获得的第二混合物浸入通过S715获得的抗菌液中,在进行时间为30min,功率为350W的超声处理后,进行过滤,采用乙醇洗涤1至2次,烘箱干燥,获得改性超高分子量聚乙烯。
S718、按改性超高分子量聚乙烯:白油=40:100的质量比,采用双螺杆挤出设备,将通过S721获得的改性超高分子量聚乙烯和白油进行熔融纺丝,获得初生纤维。其中,双螺杆挤出设备的转速为220rpm,双螺杆挤出设备的喷头牵伸速度为10m/min,熔融纺丝的温度为200℃至240℃。
S719、将通过S718获得的初生纤维在20℃至22℃的温度条件下进行水浴冷却。
S720、将通过S719处理的初生纤维依次进行一级牵伸、二级牵伸和三级牵伸,获得牵伸纤维。其中,一级牵伸的牵伸倍数为5倍至6倍,二级牵伸的牵伸倍数为2.5倍至3倍,三级牵伸的牵伸倍数为1.5倍至2倍。
S721、将通过S720获得的牵伸纤维在90℃的温度条件下进行热风干燥,并在125℃至130℃的温度条件下进行定型,获得超高分子量聚乙烯纤维。
对比例1
本实施例提供了一种用于制造水库防渗铺布的超高分子量聚乙烯纤维的制备方法,具体包括以下步骤:
S811、按改性超高分子量聚乙烯:白油=40:100的质量比,采用双螺杆挤出设备,将超高分子量聚乙烯和白油进行熔融纺丝,获得初生纤维。其中,双螺杆挤出设备的转速为220rpm,双螺杆挤出设备的喷头牵伸速度为10m/min,熔融纺丝的温度为200℃至240℃。
S812、将通过S811获得的初生纤维在20℃至22℃的温度条件下进行水浴冷却。
S813、将通过S812处理的初生纤维依次进行一级牵伸、二级牵伸和三级牵伸,获得牵伸纤维。其中,一级牵伸的牵伸倍数为5倍至6倍,二级牵伸的牵伸倍数为2.5倍至3倍,三级牵伸的牵伸倍数为1.5倍至2倍。
S814、将通过S813获得的牵伸纤维在90℃的温度条件下进行热风干燥,并在125℃至130℃的温度条件下进行定型,获得超高分子量聚乙烯纤维。
性能测试
测试方法:AATCC 100-2012,抗菌纺织品的评价方法(Antibacterial Finisheson Textile Materials:Assessment of Fulltext Information);GB4789.2《食品卫生微生物学检验菌落总数测定的方法》测定洗液中的活菌数。
抗菌率计算公式:R(%)=(A-B)/A×100%;其中,R:抗菌率;A:对比例1(即没有添加无机增韧剂和聚合物抗菌剂的空白对照组)的超高分子量聚乙烯纤维平均回收菌数;B:本申请实施例的超高分子量聚乙烯纤维平均回收菌数。
表1
序号 |
抗菌率(%) |
拉伸断裂强度 |
断裂伸长率 |
实施例1 |
81.28 |
39.2 |
3.6 |
实施例2 |
76.34 |
39.7 |
3.7 |
实施例3 |
74.51 |
37.9 |
3.4 |
实施例4 |
77.84 |
38.1 |
3.2 |
对比例1 |
— |
35.8 |
3.3 |
需要说明的是,在本文中,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。此外,需要指出的是,本申请实施方式中的方法和装置的范围不限按示出或讨论的顺序来执行功能,还可包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序来执行功能,例如,可以按不同于所描述的次序来执行所描述的方法,并且还可以添加、省去、或组合各种步骤。另外,参照某些示例所描述的特征可在其他示例中被组合。
通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现,当然也可以通过硬件,但很多情况下前者是更佳的实施方式。
上面结合附图对本申请的实施例进行了描述,但是本申请并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本申请的启示下,在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可做出很多形式,均属于本申请的保护之内。