CN116770450A - 一种高耐热的低分子量聚乙烯纤维及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高耐热的低分子量聚乙烯纤维及其制备方法，该方法包含：步骤1，将硅烷偶联剂与氧化石墨烯混合，对氧化石墨烯进行改性；步骤2，采用硅烷偶联剂改性的氧化石墨烯，与茂金属催化剂、Cp2ZrCl2、抗热助剂以及乙烯作为原料，通过原位聚合，制得石墨烯聚乙烯抗热功能母粒；步骤3，将功能母粒和低分子量聚乙烯切片混合均匀，加热到熔融状态，然后将熔体进行纺丝，得到初生丝；步骤4，将初生丝进行后拉伸处理，制得所需纤维。本发明还提供了通过该方法制备的高耐热的低分子量聚乙烯纤维。本发明提供的纤维具有更好的耐热性和强度，适用于纺织机织布的后整对温度的要求，具有更高的经济效益和生产价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种高分子材料领域的利用纤维制备技术得到的聚合物材料及其制备方法，具体地，涉及一种高耐热的低分子量聚乙烯纤维及其制备方法。
背景技术
在高分子材料制备和纤维制备领域，聚乙烯是一种常见的材料，由于其良好的化学稳定性、低毒性、低成本等特点，广泛应用于各个领域。然而，低分子量聚乙烯在某些方面存在缺陷，如耐热性差、强力不足等，这些问题限制了其在一些领域的应用。
为了解决低分子量聚乙烯的缺陷，研究人员通过添加一些添加剂或改变生产工艺等方式进行改进。例如，添加一些纳米材料，可以增强其热稳定性和机械性能；采用高压聚合工艺，可以提高聚合物的分子量，从而提高其强力等。然而，这些解决方案存在着一些问题，如较多用量和种类的添加剂可能会影响材料的化学性质和生产成本，而改变工艺可能会增加设备的复杂性和成本等。
总之，尽管已经有了一些解决方案，但低分子量聚乙烯在耐热性和强力等方面仍然存在一定的缺陷，这些问题限制了其在一些领域的应用。例如，在高温下使用时容易熔融，无法满足一些特殊要求，而其强力不足也限制了其在某些领域的应用。因此，需要开发一种新的方法来制备高耐热低分子量聚乙烯纤维，以克服现有技术的缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种低分子量聚乙烯石墨烯高耐热复合纤维及其制备方法，所得的纤维具有更好的耐热性和强度，适用于纺织机织布的后整对温度的要求，具有更高的经济效益和生产价值。
为了达到上述目的，本发明提供了一种高耐热的低分子量聚乙烯纤维的制备方法，其中，所述的方法包含：步骤1，将硅烷偶联剂与氧化石墨烯混合，对氧化石墨烯进行改性；步骤2，采用步骤1所得的硅烷偶联剂改性的氧化石墨烯，与茂金属催化剂、Cp2ZrCl2、抗热助剂以及乙烯作为原料，通过原位聚合，制得石墨烯聚乙烯抗热功能母粒；步骤3，将步骤2所得的功能母粒和低分子量聚乙烯切片混合均匀，加热到熔融状态，然后将熔体进行纺丝，得到初生丝；步骤4，将步骤3所得的初生丝进行后拉伸处理，制得高耐热的低分子量聚乙烯纤维。
进一步地，所述的步骤1中，将氧化石墨烯粉体和硅烷偶联剂加入到去离子水中搅拌均匀，再加热升温并进行超声分散，然后通过离心分离和冷冻干燥粉碎，得到硅烷偶联剂改性的氧化石墨烯粉体。
进一步地，所述的步骤2中，按质量百分比计，采用的原位聚合的原料由以下成分组成：硅烷偶联剂改性的氧化石墨烯5～10％、茂金属催化剂0.1～1％、Cp2ZrCl2 0.1～1％、抗热助剂2～4％、乙烯85～90％。
进一步地，所述的抗热助剂为N-苯基马来酰亚胺-苯乙烯共聚物、α-甲基苯乙烯、钼酸铵、玻璃纤维中的任意一种或多种。
进一步地，所述的步骤3中，按质量百分比计，抗热助剂的含量为低分子量聚乙烯切片的0.2％-0.8％。
进一步地，所述的低分子量聚乙烯，分子量为3-5万，熔融温度为150～310℃。
进一步地，所述的步骤3中，纺丝时熔体由喷丝板喷出，喷丝板孔径为0.15～1.3mm，出丝速度为0.3～4m/min，再经自然风或循环水冷却成型，喷头拉伸的倍数为5～23倍，制得初生丝。
进一步地，所述的步骤4中，后拉伸处理是将初生丝进行牵伸，先将初生丝经导丝辊送入水浴槽内，使初生丝在水浴槽中均匀牵伸，水浴温度为53～85℃，牵伸倍数为8～45倍，得到牵伸后的纤维；再将牵伸后的纤维通过热吹风箱除去水份，热风温度为55～80℃，风速为1～4m/min，并利用卷绕机卷绕成筒，得到高耐热的低分子量聚乙烯纤维。
本发明还提供了通过上述的方法制备的高耐热的低分子量聚乙烯纤维。
进一步地，所述的纤维，耐热温度为150-180℃。
本发明提供的高耐热的低分子量聚乙烯纤维及其制备方法具有以下优点：
本发明相对于现有技术具有更好的耐热性和强度，适用于纺织机织布的后整对温度的要求，并且可以减少添加剂的种类和用量，具有更高的经济效益和生产价值。具体包括：
1.提高了低分子量聚乙烯纤维的耐热性：通过添加功能性母粒，使低分子量聚乙烯纤维的耐热性达到180度，大幅度提高了其在高温环境下的应用范围。
2.提高了低分子量聚乙烯纤维的强力：通过改进聚乙烯纺丝设备工艺，使纤维强力提高两倍，从而提高了其在强力需要的梭织面料、服装、家纺等产品生产中的应用性能。
3.减少了添加剂的使用：与现有技术相比，本技术方案通过添加功能性母粒的方式，减少了添加剂的使用，从而降低了生产成本。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式作进一步地说明。
本发明提供的高耐热的低分子量聚乙烯纤维的制备方法，其包含：步骤1，将硅烷偶联剂与氧化石墨烯混合，对氧化石墨烯进行改性；步骤2，采用步骤1所得的硅烷偶联剂改性的氧化石墨烯，与茂金属催化剂、Cp2ZrCl2、抗热助剂以及乙烯单体作为原料，通过原位聚合，制得石墨烯聚乙烯抗热功能母粒；步骤3，将步骤2所得的功能母粒和低分子量聚乙烯(polyethylene，简称PE)切片混合均匀，加热到熔融状态，然后将熔体进行纺丝，得到初生丝；步骤4，将步骤3所得的初生丝进行后拉伸处理，制得高耐热的低分子量聚乙烯纤维。
优选地，步骤1中，将氧化石墨烯粉体和硅烷偶联剂加入到去离子水中搅拌均匀，再加热升温到60～80℃，并进行超声分散2～4h。按质量百分比计，溶液中氧化石墨烯的浓度为1～5％，硅烷偶联剂的浓度为0.5～2％。然后通过离心分离和冷冻干燥粉碎，得到硅烷偶联剂改性的氧化石墨烯粉体。
步骤2中，将硅烷偶联剂改性的氧化石墨烯，与茂金属催化剂、Cp2ZrCl2加入到聚合釜中，再加入抗热助剂，混合均匀，加热至70～90℃，搅拌30～40min后，通入压缩的乙烯单体，继续加热升温，在压力100～300MPa、温度200～300℃的条件下，进行原位聚合反应4～6h，然后出料、切粒、烘干，得到石墨烯聚乙烯抗热功能母粒。
步骤2中，按质量百分比计，采用的原位聚合的原料由以下成分组成：硅烷偶联剂改性的氧化石墨烯5～10％、茂金属催化剂0.1～1％、Cp2ZrCl20.1～1％、抗热助剂2～4％、乙烯单体85～90％。
抗热助剂为N-苯基马来酰亚胺-苯乙烯共聚物、α-甲基苯乙烯、钼酸铵、玻璃纤维等中的任意一种或多种。
步骤3中，按质量百分比计，抗热助剂的含量为低分子量聚乙烯切片的0.2％-0.8％。
采用的低分子量聚乙烯，分子量为3-5万，熔融温度为150～310℃。
步骤3中，纺丝时熔体由喷丝板喷出，喷丝板孔径为0.15～1.3mm，出丝速度为0.3～4m/min，再经自然风或循环水冷却成型，喷头拉伸的倍数为5～23倍，制得初生丝。
步骤4中，后拉伸处理是将初生丝进行牵伸，通过改进聚乙烯拉伸设备的结构和参数，使纤维的强力得到提高。先将初生丝经导丝辊送入水浴槽内，使初生丝在水浴槽中均匀牵伸，水浴温度为53～85℃，牵伸倍数为8～45倍，得到牵伸后的纤维；再将牵伸后的纤维通过热吹风箱除去水份，热风温度为55～80℃，风速为1～4m/min，并利用卷绕机卷绕成筒，得到高耐热的低分子量聚乙烯纤维，其拉伸强度为8～13g/d。
本发明中采用的设备和其他工艺条件等均为本领域内技术人员所已知的。
本发明还提供了通过该方法制备的高耐热的低分子量聚乙烯纤维。
该纤维的耐热温度为150-180℃。
下面结合实施例对本发明提供的高耐热的低分子量聚乙烯纤维及其制备方法做更进一步描述。
实施例1
一种高耐热的低分子量聚乙烯纤维的制备方法，其包含：
步骤1，将硅烷偶联剂与氧化石墨烯混合，对氧化石墨烯进行改性。
优选地，将氧化石墨烯粉体和硅烷偶联剂加入到去离子水中搅拌均匀，按质量百分比计，溶液中氧化石墨烯的浓度为1％，硅烷偶联剂的浓度为0.5％。再加热升温到60℃，并进行超声分散2h，然后通过离心分离和冷冻干燥粉碎，得到硅烷偶联剂改性的氧化石墨烯粉体。
步骤2，采用步骤1所得的硅烷偶联剂改性的氧化石墨烯，与茂金属催化剂、Cp2ZrCl2、抗热助剂以及乙烯作为原料，通过原位聚合，制得石墨烯聚乙烯抗热功能母粒。
优选地，按质量百分比计，采用的原位聚合的原料由以下成分组成：硅烷偶联剂改性的氧化石墨烯5％、茂金属催化剂0.5％、Cp2ZrCl2 0.5％、抗热助剂4％、乙烯90％。
抗热助剂为N-苯基马来酰亚胺-苯乙烯共聚物。
步骤3，将步骤2所得的功能母粒和低分子量聚乙烯切片混合均匀，加热到熔融状态，然后将熔体进行纺丝，得到初生丝。
优选地，按质量百分比计，抗热助剂的含量为低分子量聚乙烯切片的0.2％。
采用的低分子量聚乙烯，分子量为3-5万，熔融温度为150～310℃。
纺丝时熔体由喷丝板喷出，喷丝板孔径为0.15～0.3mm，出丝速度为0.3～1m/min，再经自然风或循环水冷却成型，喷头拉伸的倍数为5～10倍，制得初生丝。
步骤4，将步骤3所得的初生丝进行后拉伸处理，制得高耐热的低分子量聚乙烯纤维。
优选地，后拉伸处理是将初生丝进行牵伸，先将初生丝经导丝辊送入水浴槽内，使初生丝在水浴槽中均匀牵伸，水浴温度为53～60℃，牵伸倍数为8～15倍，得到牵伸后的纤维；再将牵伸后的纤维通过热吹风箱除去水份，热风温度为55～60℃，风速为1m/min，并利用卷绕机卷绕成筒，得到高耐热的低分子量聚乙烯纤维，其拉伸强度为8～13g/d。
本实施例还提供了通过该方法制备的高耐热的低分子量聚乙烯纤维，该纤维的耐热温度为150-180℃。
实施例2
一种高耐热的低分子量聚乙烯纤维的制备方法，其包含：
步骤1，将硅烷偶联剂与氧化石墨烯混合，对氧化石墨烯进行改性。
优选地，将氧化石墨烯粉体和硅烷偶联剂加入到去离子水中搅拌均匀，按质量百分比计，溶液中氧化石墨烯的浓度为2％，硅烷偶联剂的浓度为0.8％。再加热升温到65℃，并进行超声分散2.5h，然后通过离心分离和冷冻干燥粉碎，得到硅烷偶联剂改性的氧化石墨烯粉体。
步骤2，采用步骤1所得的硅烷偶联剂改性的氧化石墨烯，与茂金属催化剂、Cp2ZrCl2、抗热助剂以及乙烯作为原料，通过原位聚合，制得石墨烯聚乙烯抗热功能母粒。
优选地，按质量百分比计，采用的原位聚合的原料由以下成分组成：硅烷偶联剂改性的氧化石墨烯6％、茂金属催化剂0.1％、Cp2ZrCl2 0.9％、抗热助剂3.5％、乙烯89.5％。
抗热助剂为α-甲基苯乙烯。
步骤3，将步骤2所得的功能母粒和低分子量聚乙烯切片混合均匀，加热到熔融状态，然后将熔体进行纺丝，得到初生丝。
优选地，按质量百分比计，抗热助剂的含量为低分子量聚乙烯切片的0.4％。
采用的低分子量聚乙烯，分子量为3-5万，熔融温度为150～310℃。
纺丝时熔体由喷丝板喷出，喷丝板孔径为0.3～0.6mm，出丝速度为1～1.5m/min，再经自然风或循环水冷却成型，喷头拉伸的倍数为8～12倍，制得初生丝。
步骤4，将步骤3所得的初生丝进行后拉伸处理，制得高耐热的低分子量聚乙烯纤维。
优选地，后拉伸处理是将初生丝进行牵伸，先将初生丝经导丝辊送入水浴槽内，使初生丝在水浴槽中均匀牵伸，水浴温度为60～65℃，牵伸倍数为15～20倍，得到牵伸后的纤维；再将牵伸后的纤维通过热吹风箱除去水份，热风温度为60～65℃，风速为1.5m/min，并利用卷绕机卷绕成筒，得到高耐热的低分子量聚乙烯纤维，其拉伸强度为8～13g/d。
本实施例还提供了通过该方法制备的高耐热的低分子量聚乙烯纤维，该纤维的耐热温度为150-180℃。
实施例3
一种高耐热的低分子量聚乙烯纤维的制备方法，其包含：
步骤1，将硅烷偶联剂与氧化石墨烯混合，对氧化石墨烯进行改性。
优选地，将氧化石墨烯粉体和硅烷偶联剂加入到去离子水中搅拌均匀，按质量百分比计，溶液中氧化石墨烯的浓度为3％，硅烷偶联剂的浓度为1％。再加热升温到70℃，并进行超声分散3h，然后通过离心分离和冷冻干燥粉碎，得到硅烷偶联剂改性的氧化石墨烯粉体。
步骤2，采用步骤1所得的硅烷偶联剂改性的氧化石墨烯，与茂金属催化剂、Cp2ZrCl2、抗热助剂以及乙烯作为原料，通过原位聚合，制得石墨烯聚乙烯抗热功能母粒。
优选地，按质量百分比计，采用的原位聚合的原料由以下成分组成：硅烷偶联剂改性的氧化石墨烯7％、茂金属催化剂0.4％、Cp2ZrCl2 0.1％、抗热助剂3.8％、乙烯88.7％。
抗热助剂为钼酸铵。
步骤3，将步骤2所得的功能母粒和低分子量聚乙烯切片混合均匀，加热到熔融状态，然后将熔体进行纺丝，得到初生丝。
优选地，按质量百分比计，抗热助剂的含量为低分子量聚乙烯切片的0.5％。
采用的低分子量聚乙烯，分子量为3-5万，熔融温度为150～310℃。
纺丝时熔体由喷丝板喷出，喷丝板孔径为0.5～1mm，出丝速度为1.5～2m/min，再经自然风或循环水冷却成型，喷头拉伸的倍数为10～15倍，制得初生丝。
步骤4，将步骤3所得的初生丝进行后拉伸处理，制得高耐热的低分子量聚乙烯纤维。
优选地，后拉伸处理是将初生丝进行牵伸，先将初生丝经导丝辊送入水浴槽内，使初生丝在水浴槽中均匀牵伸，水浴温度为65～70℃，牵伸倍数为20～30倍，得到牵伸后的纤维；再将牵伸后的纤维通过热吹风箱除去水份，热风温度为65～70℃，风速为2m/min，并利用卷绕机卷绕成筒，得到高耐热的低分子量聚乙烯纤维，其拉伸强度为8～13g/d。
本实施例还提供了通过该方法制备的高耐热的低分子量聚乙烯纤维，该纤维的耐热温度为150-180℃。
实施例4
一种高耐热的低分子量聚乙烯纤维的制备方法，其包含：
步骤1，将硅烷偶联剂与氧化石墨烯混合，对氧化石墨烯进行改性。
优选地，将氧化石墨烯粉体和硅烷偶联剂加入到去离子水中搅拌均匀，按质量百分比计，溶液中氧化石墨烯的浓度为4％，硅烷偶联剂的浓度为1.5％。再加热升温到75℃，并进行超声分散3.5h，然后通过离心分离和冷冻干燥粉碎，得到硅烷偶联剂改性的氧化石墨烯粉体。
步骤2，采用步骤1所得的硅烷偶联剂改性的氧化石墨烯，与茂金属催化剂、Cp2ZrCl2、抗热助剂以及乙烯作为原料，通过原位聚合，制得石墨烯聚乙烯抗热功能母粒。
优选地，按质量百分比计，采用的原位聚合的原料由以下成分组成：硅烷偶联剂改性的氧化石墨烯8％、茂金属催化剂0.4％、Cp2ZrCl2 0.6％、抗热助剂2％、乙烯89％。
抗热助剂为玻璃纤维。
步骤3，将步骤2所得的功能母粒和低分子量聚乙烯切片混合均匀，加热到熔融状态，然后将熔体进行纺丝，得到初生丝。
优选地，按质量百分比计，抗热助剂的含量为低分子量聚乙烯切片的0.6％。
采用的低分子量聚乙烯，分子量为3-5万，熔融温度为150～310℃。
纺丝时熔体由喷丝板喷出，喷丝板孔径为0.6～1.2mm，出丝速度为2～3m/min，再经自然风或循环水冷却成型，喷头拉伸的倍数为12～18倍，制得初生丝。
步骤4，将步骤3所得的初生丝进行后拉伸处理，制得高耐热的低分子量聚乙烯纤维。
优选地，后拉伸处理是将初生丝进行牵伸，先将初生丝经导丝辊送入水浴槽内，使初生丝在水浴槽中均匀牵伸，水浴温度为70～80℃，牵伸倍数为30～40倍，得到牵伸后的纤维；再将牵伸后的纤维通过热吹风箱除去水份，热风温度为70～75℃，风速为3m/min，并利用卷绕机卷绕成筒，得到高耐热的低分子量聚乙烯纤维，其拉伸强度为8～13g/d。
本实施例还提供了通过该方法制备的高耐热的低分子量聚乙烯纤维，该纤维的耐热温度为150-180℃。
实施例5
一种高耐热的低分子量聚乙烯纤维的制备方法，其包含：
步骤1，将硅烷偶联剂与氧化石墨烯混合，对氧化石墨烯进行改性。
优选地，将氧化石墨烯粉体和硅烷偶联剂加入到去离子水中搅拌均匀，按质量百分比计，溶液中氧化石墨烯的浓度为5％，硅烷偶联剂的浓度为2％。再加热升温到80℃，并进行超声分散4h，然后通过离心分离和冷冻干燥粉碎，得到硅烷偶联剂改性的氧化石墨烯粉体。
步骤2，采用步骤1所得的硅烷偶联剂改性的氧化石墨烯，与茂金属催化剂、Cp2ZrCl2、抗热助剂以及乙烯作为原料，通过原位聚合，制得石墨烯聚乙烯抗热功能母粒。
优选地，按质量百分比计，采用的原位聚合的原料由以下成分组成：硅烷偶联剂改性的氧化石墨烯10％、茂金属催化剂1％、Cp2ZrCl2 1％、抗热助剂3％、乙烯85％。
抗热助剂为N-苯基马来酰亚胺-苯乙烯共聚物、α-甲基苯乙烯、钼酸铵、玻璃纤维中的任意多种。
步骤3，将步骤2所得的功能母粒和低分子量聚乙烯切片混合均匀，加热到熔融状态，然后将熔体进行纺丝，得到初生丝。
优选地，按质量百分比计，抗热助剂的含量为低分子量聚乙烯切片的0.8％。
采用的低分子量聚乙烯，分子量为3-5万，熔融温度为150～310℃。
纺丝时熔体由喷丝板喷出，喷丝板孔径为0.8～1.3mm，出丝速度为3～4m/min，再经自然风或循环水冷却成型，喷头拉伸的倍数为16～23倍，制得初生丝。
步骤4，将步骤3所得的初生丝进行后拉伸处理，制得高耐热的低分子量聚乙烯纤维。
优选地，后拉伸处理是将初生丝进行牵伸，先将初生丝经导丝辊送入水浴槽内，使初生丝在水浴槽中均匀牵伸，水浴温度为80～85℃，牵伸倍数为35～45倍，得到牵伸后的纤维；再将牵伸后的纤维通过热吹风箱除去水份，热风温度为75～80℃，风速为4m/min，并利用卷绕机卷绕成筒，得到高耐热的低分子量聚乙烯纤维，其拉伸强度为8～13g/d。
本实施例还提供了通过该方法制备的高耐热的低分子量聚乙烯纤维，该纤维的耐热温度为150-180℃。
将实施例1～5所得的高耐热的低分子量聚乙烯纤维，分别对其进行性能测试，结果证明该纤维的耐热性能可以达到180℃，同时纤维强力比普通的低分子量聚乙烯纤维提高了两倍。
本发明提供的高耐热的低分子量聚乙烯纤维及其制备方法，采用的低分子量聚乙烯(LMPE)的分子量为3-5万，原料成本明显低于高分子量聚乙烯(HMWHDPE)和超高分子量聚乙烯(UHMWPE)。相比于现有的低分子量聚乙烯纤维，存在的使用温度不高，一般连续使用温度在60℃以下，在受力情况下，即使很小的载荷，热变形温度也会很低的问题，以及低分子量聚乙烯的拉伸强度也比较低，硬度不足，耐蠕变性较差，在负荷作用下随着时间的延长会连续变形产生蠕变，而且蠕变随着负载增大、温度升高而加剧的问题。本发明主要解决了低分子量聚乙烯在耐热性和强力等方面存在的缺陷，提出了一种制备高耐热低分子量聚乙烯纤维的新方法，使其耐热性能达到180度，并且通过改进聚乙烯纺丝设备工艺，可使纤维强力提高两倍，从而能够满足特殊要求和应用需求。
本发明通过通过添加抗热粒子，同时利用原位聚合的方式，制备石墨烯复合功能母粒。原位聚合法是从纳米复合材料中发展而来的，也就是把反应单体填充到纳米层状物的层间，让其在层间发生聚合反应。本发明采用硅烷偶联剂改性的氧化石墨烯作为填充物，将配位催化剂负载到填料，也就是将茂金属催化剂和Cp2ZrCl2，负载在经过有机硅氧烷处理的氧化石墨烯上，以负载催化剂催化乙烯，进行原位聚合反应，从而实现利用该负载催化体系制备聚乙烯复合功能母粒。由于有机基团被引入到氧化石墨烯片层之间，使得氧化石墨烯片层在原位聚合过程中可以有效剥离，并均匀分散在聚乙烯之中。通过硅烷偶联剂对氧化石墨烯进行改性，是利用硅烷氧基对无机物具有反应性，以及有机官能基对有机物具有反应性或相容性的特点，当硅烷偶联剂介于无机和有机界面之间，即可形成有机基体-硅烷偶联剂-无机基体的结合层。
由于本发明的制备方法能够提高低分子量聚乙烯纤维的耐热性和强力，因此在梭织面料、服装、家纺等产品生产中，其应用前景非常广泛。特别是在需要强力和耐高温的应用领域，如特殊工作服、防火防护用品、航空航天材料等，本发明能够提供更好的解决方案。随着这些领域的不断发展和市场需求的增加，本发明的技术应用前景和市场需求将持续扩大。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (10)
1.一种高耐热的低分子量聚乙烯纤维的制备方法，其特征在于，所述的方法包含：
步骤1，将硅烷偶联剂与氧化石墨烯混合，对氧化石墨烯进行改性；
步骤2，采用步骤1所得的硅烷偶联剂改性的氧化石墨烯，与茂金属催化剂、Cp2ZrCl2、抗热助剂以及乙烯作为原料，通过原位聚合，制得石墨烯聚乙烯抗热功能母粒；
步骤3，将步骤2所得的功能母粒和低分子量聚乙烯切片混合均匀，加热到熔融状态，然后将熔体进行纺丝，得到初生丝；
步骤4，将步骤3所得的初生丝进行后拉伸处理，制得高耐热的低分子量聚乙烯纤维。
2.如权利要求1所述的高耐热的低分子量聚乙烯纤维的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中，将氧化石墨烯粉体和硅烷偶联剂加入到去离子水中搅拌均匀，再加热升温并进行超声分散，然后通过离心分离和冷冻干燥粉碎，得到硅烷偶联剂改性的氧化石墨烯粉体。
3.如权利要求1所述的高耐热的低分子量聚乙烯纤维的制备方法，其特征在于，所述的步骤2中，按质量百分比计，采用的原位聚合的原料由以下成分组成：硅烷偶联剂改性的氧化石墨烯5～10％、茂金属催化剂0.1～1％、Cp2ZrCl2 0.1～1％、抗热助剂2～4％、乙烯85～90％。
4.如权利要求3所述的高耐热的低分子量聚乙烯纤维的制备方法，其特征在于，所述的抗热助剂为N-苯基马来酰亚胺-苯乙烯共聚物、α-甲基苯乙烯、钼酸铵、玻璃纤维中的任意一种或多种。
5.如权利要求1所述的高耐热的低分子量聚乙烯纤维的制备方法，其特征在于，所述的步骤3中，按质量百分比计，抗热助剂的含量为低分子量聚乙烯切片的0.2％-0.8％。
6.如权利要求5所述的高耐热的低分子量聚乙烯纤维的制备方法，其特征在于，所述的低分子量聚乙烯，分子量为3-5万，熔融温度为150～310℃。
7.如权利要求5所述的高耐热的低分子量聚乙烯纤维的制备方法，其特征在于，所述的步骤3中，纺丝时熔体由喷丝板喷出，喷丝板孔径为0.15～1.3mm，出丝速度为0.3～4m/min，再经自然风或循环水冷却成型，喷头拉伸的倍数为5～23倍，制得初生丝。
8.如权利要求1所述的高耐热的低分子量聚乙烯纤维的制备方法，其特征在于，所述的步骤4中，后拉伸处理是将初生丝进行牵伸，先将初生丝经导丝辊送入水浴槽内，使初生丝在水浴槽中均匀牵伸，水浴温度为53～85℃，牵伸倍数为8～45倍，得到牵伸后的纤维；再将牵伸后的纤维通过热吹风箱除去水份，热风温度为55～80℃，风速为1～4m/min，并利用卷绕机卷绕成筒，得到高耐热的低分子量聚乙烯纤维。
9.一种通过如权利要求1～8中任意一项所述的方法制备的高耐热的低分子量聚乙烯纤维。
10.如权利要求9所述的高耐热的低分子量聚乙烯纤维，其特征在于，所述的纤维，耐热温度为150-180℃。
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