CN113152079A - 一种表面改性的超高分子量聚乙烯（uhmwpe）纤维的制备方法 - Google Patents
一种表面改性的超高分子量聚乙烯（uhmwpe）纤维的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113152079A CN113152079A CN202110304596.4A CN202110304596A CN113152079A CN 113152079 A CN113152079 A CN 113152079A CN 202110304596 A CN202110304596 A CN 202110304596A CN 113152079 A CN113152079 A CN 113152079A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- uhmwpe
- molecular weight
- weight polyethylene
- coupling agent
- silane coupling
- 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.)
- Pending
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 78
- 229920010741 Ultra High Molecular Weight Polyethylene (UHMWPE) Polymers 0.000 title claims abstract description 22
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 239000004699 Ultra-high molecular weight polyethylene Substances 0.000 claims abstract description 44
- 229920000785 ultra high molecular weight polyethylene Polymers 0.000 claims abstract description 44
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 claims abstract description 41
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 41
- 239000003999 initiator Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 32
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 12
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 10
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 7
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 2-(2-cyanopropan-2-yldiazenyl)-2-methylpropanenitrile Chemical compound N#CC(C)(C)N=NC(C)(C)C#N OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- NKSJNEHGWDZZQF-UHFFFAOYSA-N ethenyl(trimethoxy)silane Chemical compound CO[Si](OC)(OC)C=C NKSJNEHGWDZZQF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 4
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 claims description 4
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 4
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 claims description 4
- OMPJBNCRMGITSC-UHFFFAOYSA-N Benzoylperoxide Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(=O)OOC(=O)C1=CC=CC=C1 OMPJBNCRMGITSC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 235000019400 benzoyl peroxide Nutrition 0.000 claims description 3
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims description 3
- GQIUQDDJKHLHTB-UHFFFAOYSA-N trichloro(ethenyl)silane Chemical compound Cl[Si](Cl)(Cl)C=C GQIUQDDJKHLHTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000005050 vinyl trichlorosilane Substances 0.000 claims description 3
- YIVJZNGAASQVEM-UHFFFAOYSA-N Lauroyl peroxide Chemical compound CCCCCCCCCCCC(=O)OOC(=O)CCCCCCCCCCC YIVJZNGAASQVEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- FWDBOZPQNFPOLF-UHFFFAOYSA-N ethenyl(triethoxy)silane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)C=C FWDBOZPQNFPOLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- BWJUFXUULUEGMA-UHFFFAOYSA-N propan-2-yl propan-2-yloxycarbonyloxy carbonate Chemical compound CC(C)OC(=O)OOC(=O)OC(C)C BWJUFXUULUEGMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- UKRDPEFKFJNXQM-UHFFFAOYSA-N vinylsilane Chemical group [SiH3]C=C UKRDPEFKFJNXQM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 abstract 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 abstract 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Ti+4] SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 2
- 238000002137 ultrasound extraction Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 229920006253 high performance fiber Polymers 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- -1 hydroxyl nano titanium dioxide Chemical compound 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005543 nano-size silicon particle Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M11/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising
- D06M11/77—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with silicon or compounds thereof
- D06M11/79—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with silicon or compounds thereof with silicon dioxide, silicic acids or their salts
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M11/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising
- D06M11/32—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with oxygen, ozone, ozonides, oxides, hydroxides or percompounds; Salts derived from anions with an amphoteric element-oxygen bond
- D06M11/36—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with oxygen, ozone, ozonides, oxides, hydroxides or percompounds; Salts derived from anions with an amphoteric element-oxygen bond with oxides, hydroxides or mixed oxides; with salts derived from anions with an amphoteric element-oxygen bond
- D06M11/46—Oxides or hydroxides of elements of Groups 4 or 14 of the Periodic Table; Titanates; Zirconates; Stannates; Plumbates
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M13/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
- D06M13/50—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with organometallic compounds; with organic compounds containing boron, silicon, selenium or tellurium atoms
- D06M13/51—Compounds with at least one carbon-metal or carbon-boron, carbon-silicon, carbon-selenium, or carbon-tellurium bond
- D06M13/513—Compounds with at least one carbon-metal or carbon-boron, carbon-silicon, carbon-selenium, or carbon-tellurium bond with at least one carbon-silicon bond
- D06M13/5135—Unsaturated compounds containing silicon atoms
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M2101/00—Chemical constitution of the fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, to be treated
- D06M2101/16—Synthetic fibres, other than mineral fibres
- D06M2101/18—Synthetic fibres consisting of macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- D06M2101/20—Polyalkenes, polymers or copolymers of compounds with alkenyl groups bonded to aromatic groups
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M2200/00—Functionality of the treatment composition and/or properties imparted to the textile material
- D06M2200/35—Abrasion, pilling or fibrillation resistance
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
Abstract
本发明涉及纤维表面改性技术领域，具体涉及一种表面改性的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维的制备方法，包括超高分子量聚乙烯纤维以及接枝在超高分子量聚乙烯纤维表面的无机纳米粒子层。步骤如下：超高分子量聚乙烯纤维通过在引发剂作用下将硅烷偶联剂接枝到超高分子量聚乙烯纤维表面，再通过水解反应，将纳米粒子接枝到超高分子量聚乙烯纤维表层，构建了一层无机纳米粒子。本发明通过化学接枝在超高分子量聚乙烯纤维表面接枝固定一层无机纳米粒子层，在保证超高分子量聚乙烯纤维力学性能不下降的前提下，纤维表面耐磨性能、界面粘接性能以及耐切割性能有了显著的提升；使得超高分子量聚乙烯在防割手套、防刺以及防弹上等场所的应用提供了坚实基础。
Description
技术领域
本发明涉及纤维表面改性技术领域，具体涉及一种表面改性的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维的制备方法。
背景技术
超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维，通常是平均分子量在150万以上的线性聚合物，与碳纤维、芳纶纤维合称为三大高性能纤维，具有质轻、高强、高模、抗冲击、耐磨损、耐腐蚀、耐光性、耐久性、耐辐射以及生物相容性和介电常数低等优异特性，在国防军工、安全防护、海洋产业、航空航天、功能服装等领域得到广泛应用。
由于超高分子量聚乙烯纤维分子链为线性结构，分子链上只有碳和氢两种元素，表面光滑呈惰性、活性官能团少，难以进行纤维的化学接枝改性，从而限制了超高分子量聚乙烯纤维在结构材料领域的推广。因此，亟需一种超高分子量聚乙烯纤维表面化学改性方法，在不损害纤维强度的前提下，显著提高纤维表面耐磨性能、界面粘接性能以及耐切割性能有了显著的提升，为超高分子量聚乙烯在防割手套、防刺以及防弹上等场所的应用提供了坚实基础。
发明内容
针对以上问题，本发明提供了一种表面改性的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维的制备方法，可以在保证纤维力学性能不下降的前提下，有效地提高纤维表面的化学活性，从而改善纤维界面粘结性能。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种表面改性的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维的制备方法，包括超高分子量聚乙烯纤维以及接枝在超高分子量聚乙烯纤维表面的无机纳米粒子层，具体包括以下步骤：
步骤1、硅烷偶联剂改性溶液的配置，将引发剂与硅烷偶联剂按一定比例溶解在二氯甲烷中，得到硅烷偶联剂改性溶液；
步骤2、将UHMWPE浸入步骤1中的硅烷偶联剂改性溶液中，然后转移到超声仪中，在一定温度下超声反应，得到表面接枝有硅烷偶联剂的UHMWPE纤维；
步骤3、纳米粒子改性溶液的配置，按一定比例将纳米粒子分散在去离子水和无水乙醇的混合液中，超声分散配置得到纳米粒子改性溶液；
步骤4、纳米粒子的接枝，将表面接枝有硅烷偶联剂的UHMWPE纤维浸入步骤3中的纳米粒子改性溶液中，然后控制反应温度和反应时间，使纤维表面的硅烷偶联剂水解接枝纳米粒子，得到表面接枝有无机纳米粒子层的UHMWPE纤维。
优选地，所述步骤1中，引发剂为过氧化二苯甲酰、过氧化月桂酰、过氧化二碳酸二异丙酯、偶氮二异丁腈或偶氮二异庚腈中的一种；硅烷偶联剂为一端含有双键的乙烯基类硅烷偶联剂，硅烷偶联剂为乙烯基三氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷中的一种或者几种混合。
优选地，所述步骤1中，硅烷偶联剂改性溶液中引发剂与硅烷偶联剂的配比为8：1～12：1。
优选地，所述步骤2中，超声反应的温度为45～76℃，超声波频率为50Hz，反应时间为30min～160min，改性萃取液中硅烷偶联剂的质量浓度为8％～15％。
优选地，所述步骤2中，UHMWPE浸入硅烷偶联剂改性溶液中的浴比为10：1～20：1。
优选地，所述步骤3中，纳米粒子为表面含有羟基的无机纳米粒子，纳米粒子为纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、氧化锆、氧化铝中的一种。
优选地，所述步骤4中，反应温度为45～55℃，水解反应时间为6～8h。
采用本发明上述的制备方法制得的一种超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维，其纤维强度保持率为92～98％，耐磨性能、耐切割及纤维的界面粘接性能均有大幅提升。
本发明具有以下有益效果：
本发明公开了一种表面改性的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维的制备方法，通过化学接枝在超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维表面接枝固定一层无机纳米粒子层，有效地提高了超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维表面的化学活性，在保证纤维力学性能不受损害的前提下，使得纤维表面的耐磨性能、耐切割性能及纤维的界面粘接性能均有大幅提升。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
一种表面改性的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维的制备方法，包括超高分子量聚乙烯纤维以及接枝在超高分子量聚乙烯纤维表面的无机纳米粒子层，具体包括以下步骤：
步骤1、将引发剂过氧化二苯甲酰与硅烷偶联剂乙烯基三甲氧基硅烷以10：1的比例溶解在二氯甲烷中，配置成硅烷偶联剂改性溶液，其中硅烷偶联剂乙烯基三甲氧基硅烷的质量浓度为13％。
步骤2、将UHMWPE浸入上述步骤1中的硅烷偶联剂改性萃取溶液中，UHMWPE浸入硅烷偶联剂改性溶液中的浴比为10：1，然后转移到超声仪中，进行超声萃取，超声波频率为50Hz，反应时间为30min，反应温度为75℃，纤维在引发剂作用下将硅烷偶联剂接枝到超高分子量聚乙烯纤维上。
步骤3、将去离子水和无水乙醇以1：18的比例混合，将表面含有羟基纳米二氧化硅的纳米粒子分散在去离子水和无水乙醇的混合液中，超声分散30min使其均匀分散配置得到纳米粒子改性溶液，纳米粒子改性溶液为3.0g/L，PH为5。
步骤4、将表面接枝有硅烷偶联剂的UHMWPE纤维浸入步骤3中的纳米粒子改性溶液中，控制反应温度为50℃，水解反应时间为6h，使纤维表面的硅烷偶联剂水解接枝纳米二氧化硅粒子，得到表面接枝有无机纳米二氧化硅粒子层的UHMWPE纤维。
通过上述制备方法得到的一种表面接枝有无机纳米二氧化硅粒子层的UHMWPE纤维，纤维强度保持率为94％，摩擦次数能达到7500次，耐磨性提高22％，耐切割性提高50％，纤维的界面粘接强度提高20MPa。通过表面改性的超高分子量聚乙烯纤维具有良好的力学性能，同时耐磨性、耐切割性、纤维的界面粘接性均有大幅提升，为超高分子量聚乙烯在防割手套、防刺以及防弹上等场所的应用提供了坚实基础。
实施例2
一种表面改性的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维的制备方法，包括超高分子量聚乙烯纤维以及接枝在超高分子量聚乙烯纤维表面的无机纳米粒子层，具体包括以下步骤：
步骤1、将引发剂偶氮二异丁腈与硅烷偶联剂乙烯基三氯硅烷以8：1的比例溶解在二氯甲烷中，配置成硅烷偶联剂改性溶液，其中硅烷偶联剂乙烯基三氯硅烷的质量浓度为15％。
步骤2、将UHMWPE浸入步骤1中的硅烷偶联剂改性萃取溶液中，UHMWPE浸入硅烷偶联剂改性溶液中的浴比为15：1，然后转移到超声仪中，进行超声萃取，超声波频率为50Hz，反应时间为120min，反应温度为75℃，纤维在引发剂作用下将硅烷偶联剂接枝到超高分子量聚乙烯纤维上。
步骤3、将去离子水和无水乙醇以1：12的比例混合，将表面含有羟基纳米二氧化钛的纳米粒子分散在去离子水和无水乙醇的混合液中，超声分散60min使其均匀分散配置得到纳米粒子改性溶液，纳米粒子改性溶液为3.0/L，PH为5。
步骤4、将表面接枝有硅烷偶联剂的UHMWPE纤维浸入步骤3中的纳米粒子改性溶液中，控制反应温度为50℃，水解反应时间为8h，使纤维表面的硅烷偶联剂水解接枝纳米二氧化钛粒子，得到表面接枝有无机纳米二氧化钛粒子层的UHMWPE纤维。
通过上述制备方法得到的一种表面接枝有无机纳米二氧化钛粒子层的UHMWPE纤维，纤维强度保持率为96％，摩擦次数能达到8000次，耐磨性提高27％，耐切割性提高55％，纤维的界面粘接强度提高25MPa。
Claims (9)
1.一种表面改性的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维的制备方法，其特征在于，包括超高分子量聚乙烯纤维以及接枝在超高分子量聚乙烯纤维表面的无机纳米粒子层，具体包括以下步骤：
步骤1、硅烷偶联剂改性溶液的配置，将引发剂与硅烷偶联剂按一定比例溶解在二氯甲烷中，得到硅烷偶联剂改性溶液；
步骤2、将UHMWPE浸入步骤1中的硅烷偶联剂改性溶液中，然后转移到超声仪中，在一定温度下超声反应，得到表面接枝有硅烷偶联剂的UHMWPE纤维；
步骤3、纳米粒子改性溶液的配置，按一定比例将纳米粒子分散在去离子水和无水乙醇的混合液中，超声分散配置得到纳米粒子改性溶液；
步骤4、纳米粒子的接枝，将表面接枝有硅烷偶联剂的UHMWPE纤维浸入步骤3中的纳米粒子改性溶液中，然后控制反应温度和反应时间，使纤维表面的硅烷偶联剂水解接枝纳米粒子，得到表面接枝有无机纳米粒子层的UHMWPE纤维。
2.根据权利要求1所述的一种表面改性的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，引发剂为过氧化二苯甲酰、过氧化月桂酰、过氧化二碳酸二异丙酯、偶氮二异丁腈或偶氮二异庚腈中的一种；硅烷偶联剂为一端含有双键的乙烯基类硅烷偶联剂，硅烷偶联剂为乙烯基三氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷中的一种或者几种混合。
3.根据权利要求2所述的一种表面改性的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，硅烷偶联剂改性溶液中引发剂与硅烷偶联剂的配比为8：1～12：1。
4.根据权利要求1所述的一种表面改性的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，超声反应的温度为45～76℃，超声波频率为50Hz，反应时间为30min～160min，改性萃取液中硅烷偶联剂的质量浓度为8％～15％。
5.根据权利要求1所述的一种表面改性的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，UHMWPE浸入硅烷偶联剂改性溶液中的浴比为10：1～20：1。
6.根据权利要求1所述的一种表面改性的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤3中，纳米粒子为表面含有羟基的无机纳米粒子，纳米粒子为纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、氧化锆、氧化铝中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种表面改性的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤3中，去离子水和无水乙醇的比例为1：18～1:10；纳米粒子改性溶液为2.8～3.2g/L，PH为4.8～5.2；纳米粒子改性溶液超声30～60min使其均匀分散。
8.根据权利要求1所述的一种表面改性的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤4中，反应温度为45～55℃，水解反应时间为6～8h。
9.采用如权利要求1～8任一项所述的制备方法制得的一种表面改性的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维，其特征在于，超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维的强度保持率为92～98％。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110304596.4A CN113152079A (zh) | 2021-03-23 | 2021-03-23 | 一种表面改性的超高分子量聚乙烯（uhmwpe）纤维的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110304596.4A CN113152079A (zh) | 2021-03-23 | 2021-03-23 | 一种表面改性的超高分子量聚乙烯（uhmwpe）纤维的制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113152079A true CN113152079A (zh) | 2021-07-23 |
Family
ID=76887912
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110304596.4A Pending CN113152079A (zh) | 2021-03-23 | 2021-03-23 | 一种表面改性的超高分子量聚乙烯（uhmwpe）纤维的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113152079A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113603972A (zh) * | 2021-09-09 | 2021-11-05 | 黄河科技学院 | 一种新的刚性粒子/植物纤维/聚丙烯复合材料制备方法 |
| CN113831648A (zh) * | 2021-11-08 | 2021-12-24 | 重庆会通科技有限公司 | 一种超高分子量聚乙烯增强聚丙烯复合材料及其制备方法 |
| CN114960208A (zh) * | 2022-05-30 | 2022-08-30 | 中国人民解放军92228部队 | 一种应用于超高分子量聚乙烯纤维缆绳表面的耐磨树脂涂料及其涂覆工艺 |
| CN117702344A (zh) * | 2024-02-05 | 2024-03-15 | 昆山东利新材料科技有限公司 | 一种高强耐切割户外面料及其制备方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101050595A (zh) * | 2007-05-22 | 2007-10-10 | 北京科技大学 | 纳米无机粉体包覆高分子纤维及其制备方法 |
| CN101475669A (zh) * | 2008-11-28 | 2009-07-08 | 上海化工研究院 | 一种增强减磨超高分子量聚乙烯复合材料 |
| CN103993479A (zh) * | 2014-04-10 | 2014-08-20 | 东华大学 | 一种硅烷交联改性超高分子量聚乙烯纤维的制备方法 |
| CN105220503A (zh) * | 2015-11-18 | 2016-01-06 | 天津工业大学 | 一种超高分子量聚乙烯纤维表面处理的方法 |
| CN106930107A (zh) * | 2015-12-31 | 2017-07-07 | 中国科学院上海应用物理研究所 | 包覆无机钛层的uhmwpe复合材料及其制备方法 |
| CN110552193A (zh) * | 2018-05-31 | 2019-12-10 | 中国科学院化学研究所 | 一种改性超高分子量聚乙烯纤维、织物及其制备方法和应用 |
| US20210032448A1 (en) * | 2019-03-01 | 2021-02-04 | JIANGSU JONNYMA NEW MATERIALS Co.,Ltd. | Cut resistant and creep resistant uhmwpe fiber and preparation method thereof |
-
2021
- 2021-03-23 CN CN202110304596.4A patent/CN113152079A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101050595A (zh) * | 2007-05-22 | 2007-10-10 | 北京科技大学 | 纳米无机粉体包覆高分子纤维及其制备方法 |
| CN101475669A (zh) * | 2008-11-28 | 2009-07-08 | 上海化工研究院 | 一种增强减磨超高分子量聚乙烯复合材料 |
| CN103993479A (zh) * | 2014-04-10 | 2014-08-20 | 东华大学 | 一种硅烷交联改性超高分子量聚乙烯纤维的制备方法 |
| CN105220503A (zh) * | 2015-11-18 | 2016-01-06 | 天津工业大学 | 一种超高分子量聚乙烯纤维表面处理的方法 |
| CN106930107A (zh) * | 2015-12-31 | 2017-07-07 | 中国科学院上海应用物理研究所 | 包覆无机钛层的uhmwpe复合材料及其制备方法 |
| CN110552193A (zh) * | 2018-05-31 | 2019-12-10 | 中国科学院化学研究所 | 一种改性超高分子量聚乙烯纤维、织物及其制备方法和应用 |
| US20210032448A1 (en) * | 2019-03-01 | 2021-02-04 | JIANGSU JONNYMA NEW MATERIALS Co.,Ltd. | Cut resistant and creep resistant uhmwpe fiber and preparation method thereof |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 温建萍 等: "偶联剂修饰纳米蒙脱土/超高分子量聚乙烯基复合材料的摩擦磨损性能", 《硅酸盐学报》 * |
| 郎彦庆 等: "超高分子量聚乙烯纤维的硅烷交联改性", 《合成纤维》 * |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113603972A (zh) * | 2021-09-09 | 2021-11-05 | 黄河科技学院 | 一种新的刚性粒子/植物纤维/聚丙烯复合材料制备方法 |
| CN113831648A (zh) * | 2021-11-08 | 2021-12-24 | 重庆会通科技有限公司 | 一种超高分子量聚乙烯增强聚丙烯复合材料及其制备方法 |
| CN113831648B (zh) * | 2021-11-08 | 2023-08-04 | 重庆会通科技有限公司 | 一种超高分子量聚乙烯增强聚丙烯复合材料及其制备方法 |
| CN114960208A (zh) * | 2022-05-30 | 2022-08-30 | 中国人民解放军92228部队 | 一种应用于超高分子量聚乙烯纤维缆绳表面的耐磨树脂涂料及其涂覆工艺 |
| CN114960208B (zh) * | 2022-05-30 | 2024-02-23 | 中国人民解放军92228部队 | 一种应用于超高分子量聚乙烯纤维缆绳表面的耐磨树脂涂料及其涂覆工艺 |
| CN117702344A (zh) * | 2024-02-05 | 2024-03-15 | 昆山东利新材料科技有限公司 | 一种高强耐切割户外面料及其制备方法 |
| CN117702344B (zh) * | 2024-02-05 | 2024-04-09 | 昆山东利新材料科技有限公司 | 一种高强耐切割户外面料及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN113152079A (zh) | 一种表面改性的超高分子量聚乙烯（uhmwpe）纤维的制备方法 | |
| CN112266486A (zh) | 一种单宁酸包覆纳米纤维素/聚丙烯酸粘附性水凝胶及其制备方法 | |
| CN108330692B (zh) | 一种超高分子量聚乙烯纤维分步改性及其复合材料制备方法 | |
| CN108035143B (zh) | 一种同时提高碳纤维环氧复合材料界面强度和韧性的方法 | |
| CN102352556B (zh) | 一种表面包覆聚合物的芳纶纤维及其制备方法 | |
| CN105506962A (zh) | 用于纳米粒子改性碳纤维上浆剂的增容方法 | |
| 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 | |
| CN109399965A (zh) | 一种高强度增韧型改性玻璃纤维及其制备方法 | |
| CN113248661A (zh) | 一种缓蚀型聚羧酸减水剂及其制备方法 | |
| CN109251635B (zh) | 一种改性海泡石包覆钛纳米重防腐涂料及其制备方法 | |
| CN106758136A (zh) | 高复合性能含苯并咪唑的芳香族聚合物纤维及其制备方法 | |
| CN113564923B (zh) | 一种芳纶纤维复合材料用表面上浆剂及其制备和应用 | |
| CN111518443A (zh) | 一种高模量碳纤维增强水漆及其生产工艺 | |
| CN114989704B (zh) | 一种抗冲蚀复合涂层及其制备方法 | |
| Zhou et al. | Surface modification optimization for high-performance polyimide fibers | |
| CN115537108A (zh) | 一种手表外壳用水性纳米级防腐涂料及其制备方法 | |
| CN113293614B (zh) | 一种耐紫外老化性能的pbo纤维上浆剂、pbo纤维及其制备方法 | |
| CN1176162C (zh) | 水溶性接枝炭黑的制备方法 | |
| CN108975955B (zh) | 用于海洋密封材料的纳米碳晶涂层的制备方法及制备的纳米碳晶涂层 | |
| CN114561679A (zh) | 一种环境友好防泼水防泼油铝合金 | |
| Yang et al. | Bio-inspired copper ion-chelated chitosan coating modified UHMWPE fibers for enhanced interfacial properties of composites | |
| CN106988122A (zh) | 改性的超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法 | |
| Li et al. | Preparation of robust aramid/epoxy composites through enhancing the interface performance by nanocoating solution | |
| CN117802775A (zh) | 一种碳纤维及界面结合性能多尺度协同增强方法 | |
| CN115573178B (zh) | 一种超高分子量聚乙烯纤维的染色方法 |
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 | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210723 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |