【CN110042665A】一种表面改性超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法【专利】
一种超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法与应用
一种超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法与应用摘要：随着人们对于纤维产品性能的不断追求，越来越多的新型纤维材料得到了开发和应用。
本论文介绍了一种超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法及应用。
该纤维具有高密度、高强度、高模量等特点，在工业、军事、航空等领域具有广泛的应用前景。
关键词：超高分子量聚乙烯；纤维；制备方法；应用一、引言随着社会经济的快速发展，纤维材料在日常生活和工业生产中的应用越来越广泛，其性能要求也越来越严格。
一方面，要求材料在强度、硬度、刚性等方面有明显提升，以满足不同领域的应用需求；另一方面，人们希望这些材料具有更优异的综合性能和更低的成本。
因此，需要不断开发新型纤维材料，以满足这些需求。
超高分子量聚乙烯(Ultra High Molecular Weight Polyethylene ，UHMWPE)是近年来比较热门的一种新型高分子材料，具有高密度、高强度、高模量、耐磨损、低摩擦系数等优异性能，在医疗设备、防护用品以及船舶制造等领域有着广泛的应用。
然而，由于其高分子量和高结晶度，其加工难度较大，且如果过于加工，则会降低其性能，进而影响其应用。
本论文将UHMWPE 聚乙烯作为研究对象，介绍其制备方法及应用，并对其性能进行了分析。
二、实验方法2.1. 材料UHMWPE 聚乙烯原料。
2.2. 制备方法2.2.1. 溶剂浸渍将UHMWPE 聚乙烯片材切成小块，然后分别在正庚烷和正癸烷的混合溶液中进行浸渍处理。
取出后，将切成小块的均匀放置在烤箱中，以70℃的温度进行干燥。
随后，将浸渍块放入压力容器中，在其中加入N- 甲基吡咯烷酮(N-methyl pyrrolidone，NMP)溶剂。
在大概110 ℃的高温高压状态下，干燥后的UHMWPE 聚乙烯物质和NMP 溶剂反应，形成毛细膜。
经过上述步骤后, 就可以获得含有毛细膜的块材。
2.2.2. 拉伸成型将上述获得的含有毛细膜的块材放入拉伸成型机中，进行拉伸成型。
一种超高分子量聚乙烯纤维的制备方法及其超高分子量聚乙烯纤维
一种超高分子量聚乙烯纤维的制备方法及其超高分子量聚乙烯
纤维
佚名
【期刊名称】《高科技纤维与应用》
【年(卷),期】2024(49)1
【摘要】本发明公开了一种超高分子量聚乙烯纤维的制备方法及其超高分子量聚乙烯纤维,包括,将溶胀的超高分子量聚乙烯纺丝液通过双螺杆溶解、计量泵定量挤出后,经过喷丝板、气隙段的喷丝头拉伸、凝固浴后收丝得到初生冻胶丝;将制得的初生冻胶丝经过萃取、干燥、热辊拉伸后进行收丝,得到超高分子量聚乙烯纤维。
本发明通过对喷丝板流道进行优化,随着导流孔直径的逐级变小,纺丝熔体的流速逐级升高.
【总页数】1页(P90-90)
【正文语种】中文
【中图分类】TQ342.61-18
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1.超高分子量聚乙烯纤维正在高速超车——记2017超高分子量聚乙烯纤维产业链创新论坛暨分会年会
2.超高分子量聚乙烯纤维：第一讲超高分子量聚乙烯纤维发展概况
3.超高分子量聚乙烯纤维第二讲超高分子量聚乙烯冻胶纺工艺过程剖析
4.超高分子量聚乙烯纤维第四讲超高分子量聚乙烯冻胶原丝的萃取和干燥
5.超高分子量聚乙烯纤维第三讲超高分子量聚乙烯的溶解和冻胶纺丝
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超高分子量聚乙烯纤维的制备方法及性能研究
超高分子量聚乙烯纤维的制备方法及性能研究超高分子量聚乙烯纤维是一种具有出色力学性能和化学稳定性的高分子纤维材料。
它在许多领域具有广泛的应用前景，如航空航天、兵器装备、建筑材料等。
本文将介绍超高分子量聚乙烯纤维的制备方法以及对其性能的研究。
一、制备方法超高分子量聚乙烯纤维的制备方法有多种，其中常见的包括溶液纺丝法、熔融纺丝法和湿法纺丝法。
1. 溶液纺丝法溶液纺丝法是一种将聚乙烯溶解于适当溶剂中，通过纺丝成纤维的方法。
该方法可分为湿法和干法两种。
湿法溶液纺丝法主要步骤包括聚乙烯的溶解、纺丝、凝固和拉伸。
首先，将聚乙烯颗粒与溶剂在高温下混合搅拌，使其充分溶解形成粘度适宜的溶液。
然后，将溶液通过纺丝针孔均匀喷出，形成纤维。
接着，纤维进入凝固液中，使溶剂迅速挥发，纤维得以固化。
最后，对纤维进行拉伸，提高其分子链的有序排列度，增强纤维的力学性能。
2. 熔融纺丝法熔融纺丝法是将聚乙烯通过加热使其熔化，并通过纺丝成纤维的方法。
该方法适用于超高分子量聚乙烯的制备。
熔融纺丝法主要步骤包括加热、挤出、拉伸和固化。
首先，将聚乙烯颗粒加热到熔点以上，使其熔化形成熔融聚乙烯。
然后，将熔融聚乙烯通过挤出机加压挤出，形成纤维。
接着，纤维进入拉伸机，进行拉伸，使其分子链有序排列。
最后，对纤维进行固化，使其冷却并固化为超高分子量聚乙烯纤维。
3. 湿法纺丝法湿法纺丝法是一种将聚乙烯溶解在适当溶剂中，通过纺丝成纤维的方法。
该方法适用于超高分子量聚乙烯的制备。
湿法纺丝法主要步骤包括聚乙烯的溶解、纺丝、凝固和固化。
首先，将聚乙烯颗粒与溶剂在高温下混合搅拌，使其充分溶解形成粘度适宜的溶液。
然后，将溶液通过纺丝针孔均匀喷出，形成纤维。
接着，纤维进入凝固液中，使溶剂迅速挥发，纤维得以固化。
最后，对纤维进行固化，使其具有一定的物理性能。
二、性能研究超高分子量聚乙烯纤维的性能研究主要包括力学性能、热性能和化学稳定性等方面。
1. 力学性能超高分子量聚乙烯纤维具有出色的力学性能，如高拉伸强度、高模量和较大的延伸率等。
一种超高分子量聚乙烯纤维表面改性的方法[发明专利]
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专利名称：一种超高分子量聚乙烯纤维表面改性的方法专利类型：发明专利
发明人：肖长发,宋俊,安树林,贾广霞,金欣
申请号：CN200710056686.6
申请日：20070201
公开号：CN101024919A
公开日：
20070829
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种超高分子量聚乙烯纤维表面改性的方法，其工艺如下：1.将超高分子量聚乙烯纤维置于有机磺酸铁盐溶液中浸泡15－60分钟；有机磺酸铁盐溶液为三氯化铁溶液，质量浓度为18－60％；或者为甲苯磺酸铁、十二烷基苯磺酸铁、2－丙烯酰胺－2－甲基－1－丙磺酸铁或4－吗啡丙磺酸铁溶液中的一种，质量浓度为5－40％；所述有机磺酸铁盐的溶剂为正丁醇或水；2.将浸泡过的超高分子量聚乙烯纤维按照每公斤纤维100－120毫升本征导电聚合物单体的比例放入真空度为650－730mmHg的真空装置中，温度为25－85℃，处理0.5－8小时后即得；本征导电聚合物单体为吡咯或噻吩中的一种，纯度不低于99％。
本发明方法可有效地提高超高分子量聚乙烯纤维的表面粘接性能，同时保持UHMWPE纤维原有强度，且工艺简单。
申请人：中国石油化工股份有限公司,天津工业大学
地址：100029 北京市朝阳区惠新东街甲6号
国籍：CN
代理机构：天津佳盟知识产权代理有限公司
代理人：廖晓荣
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一种改性超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法[发明专利]
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专利名称：一种改性超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法专利类型：发明专利
发明人：王谋华,吴国忠,邢哲,刘伟华
申请号：CN201110388139.4
申请日：20111129
公开号：CN102505474A
公开日：
20120620
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种改性超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，其包括下述步骤：(1)将超高分子量聚乙烯纤维进行辐照处理；(2)将辐照后的超高分子量聚乙烯纤维与含有接枝单体的溶液混合后进行接枝反应；(3)洗涤，烘干，即可。
本发明的制备方法简便，操作灵活，接枝改性效果容易控制，针对不同需求可选择不同单体进行接枝改性。
本发明还公开了由该制备方法制得的改性超高分子量聚乙烯纤维，其具有良好的粘结性能，与树脂基体界面结合牢固，而引入功能性化学基团的改性超高分子量聚乙烯纤维，可用作吸附功能材料。
申请人：中国科学院上海应用物理研究所
地址：201800 上海市嘉定区宝嘉公路2019号
国籍：CN
代理机构：上海智信专利代理有限公司
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一种超高分子量聚乙烯纤维的制备方法[发明专利]
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专利名称：一种超高分子量聚乙烯纤维的制备方法专利类型：发明专利
发明人：何勇,王燕萍,夏于旻,倪建华,王依民
申请号：CN201610919668.5
申请日：20161021
公开号：CN106498532A
公开日：
20170315
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，超高分子量聚乙烯中加入溶剂、抗氧剂后进行溶胀，得到悬浮液；将上述悬浮液进行塑化、挤出，得到均相溶液，然后纺丝、水浴淬冷，得到冻胶原丝；将上述冷胶原丝通过热水淋浴箱并拉伸，然后导入到热蒸汽箱中拉伸，干燥，即得。
本发明提供了一种流程更短、能耗更小、更环保的超高分子量聚乙烯纤维的凝胶湿法纺丝新工艺。
申请人：东华大学
地址：201620 上海市松江区松江新城人民北路2999号
国籍：CN
代理机构：上海泰能知识产权代理事务所
代理人：黄志达
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超高分子量聚乙烯纤维表面改性溶液、制备方法、超高分子量聚乙烯
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201611262380.1(22)申请日 2016.12.30(71)申请人 湖南中泰特种装备有限责任公司地址 415211 湖南省常德市临澧经济开发区太平大道1号(72)发明人 代国亮 吴志泉 高波 吴传清 林明清 张远军 周运波 林海军 段炼 (74)专利代理机构 北京风雅颂专利代理有限公司 11403代理人 曾志鹏(51)Int.Cl.D06M 10/08(2006.01)D06M 10/10(2006.01)(54)发明名称超高分子量聚乙烯纤维表面改性溶液、制备方法、超高分子量聚乙烯改性纤维和改性方法(57)摘要本发明涉及一种超高分子量聚乙烯纤维表面改性溶液、制备方法、超高分子量聚乙烯改性纤维和改性方法，包括：亲水性高分子材料、辐敏剂和溶剂，改性方法包括如下步骤：将亲水性高分子材料溶解在溶剂中，添加辐敏剂，得到改性溶液；将超高分子量聚乙烯纤维浸入到改性溶液中，超声处理，清洗，干燥，进行辐照处理，得到超高分子量聚乙烯改性纤维，本发明的辐敏剂处于超高分子量聚乙烯纤维外面包覆层的亲水性高分子材料中，辐照引发辐敏剂与亲水性高分子材料之间发生交联反应，从而在超高分子量聚乙烯纤维表面形成互穿网络结构的吸水改性层，在提高了剪切强度的前提下，保证了断裂强度不下降。
权利要求书1页 说明书5页 附图1页CN 106676879 A 2017.05.17C N 106676879A1.一种超高分子量聚乙烯纤维表面改性溶液，其特征是，包括：亲水性高分子材料、辐敏交联剂和溶剂，所述亲水性高分子材料为：纤维素、丝素或聚乙烯醇中的至少一种，所述辐敏交联剂为N ,N ′-亚甲基双丙烯酰胺、三聚氰酸三烯丙酯、三烯丙基异三聚氰酸酯或三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的至少一种。
2.如权利要求1所述的超高分子量聚乙烯纤维表面改性溶液，其特征是，所述溶剂为：咪唑类或吡啶类离子液体、N甲基吗啉N氧化物、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的一种或几种。
一种高导热性超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法[发明专利]
![一种高导热性超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/69821d8e970590c69ec3d5bbfd0a79563c1ed4b2.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010061205.6(22)申请日 2020.01.19(71)申请人 上海化工研究院有限公司地址 200062 上海市普陀区云岭东路345号(72)发明人 李济祥 孙勇飞 王新威 郑晗 巩明方 徐绍魁 王萍 (74)专利代理机构 上海科盛知识产权代理有限公司 31225代理人 顾艳哲(51)Int.Cl.D01F 6/46(2006.01)D01F 1/10(2006.01)C08F 110/02(2006.01)D01D 5/08(2006.01)D01D 5/12(2006.01)D01D 10/02(2006.01)(54)发明名称一种高导热性超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种高导热性超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法，将导热性粉体分散于溶剂油中形成均匀分散液，将溶剂油分散液和催化剂一并加入反应釜中，搅拌条件下，通入保护气体和氢气，将乙烯持续加入反应釜进行於浆聚合，得到UHMWPE树脂；将UHMWPE树脂、稀释剂以及添加剂混合，高剪切乳化操作后形成纺丝原液，将纺丝原液喂入双螺杆挤出机，挤出熔体经喷丝板形成熔体丝条，熔体丝条经水槽冷却形成冻胶纤维，冻胶纤维经溶剂去除、干燥、超倍拉伸后，即得到成品UHMWPE纤维。
本发明通过将聚合物高结晶取向导热与高导热性粉末参杂相结合，大大提升纤维导热性能，纤维导热系数高，导热系数相比UHMWPE提升100倍以上。
权利要求书1页 说明书7页CN 111101217 A 2020.05.05C N 111101217A1.一种高导热性超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，其特征在于，该方法为：将反应釜加热至反应温度，抽真空并用不参与聚合反应的保护气体置换，将导热性粉体分散于溶剂油中形成均匀分散液，将溶剂油分散液和催化剂一并加入反应釜中，搅拌条件下，通入保护气体和氢气，将乙烯持续加入反应釜，控制压力和反应温度，进行於浆聚合，得到UHMWPE树脂；将UHMWPE树脂、稀释剂以及添加剂混合，并在一定温度下进行高剪切乳化操作后形成纺丝原液，将纺丝原液喂入双螺杆挤出机，挤出熔体经喷丝板形成熔体丝条，熔体丝条经水槽冷却形成冻胶纤维，冻胶纤维经溶剂去除、干燥、超倍拉伸后，即得到成品UHMWPE纤维。
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(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910158668.1
(22)申请日 2019.03.01
(71)申请人 中国科学院宁波材料技术与工程研
究所
地址 315201 浙江省宁波市镇海区中官西
路1219号
申请人 中国科学院大学
(72)发明人 陈鹏 刘向哲 王魁
(74)专利代理机构 杭州君度专利代理事务所
(特殊普通合伙) 33240
代理人 朱亚冠
(51)Int.Cl.
D06M 15/61(2006.01)
D06M 13/513(2006.01)
C08G 73/06(2006.01)
D06L 1/02(2006.01)D06M 101/20(2006.01)
(54)发明名称一种表面改性超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法(57)摘要本发明公开一种表面改性超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法。
所述改性UHMWPE纤维的组成从外到内依次为：PDA涂层、UHMWPE纤维内层。
其中，活化PDA涂层由4～8层活化PDA粒子组成，具有稳定疏松多孔结构。
活化PDA涂层与UHMWPE 纤维存在强烈的非共价键作用；活化PDA涂层中，同层或非同层PDA粒子间通过与硅烷偶联剂发生化学反应生成的共价键连接在一起，形成稳定的活化PDA涂层结构。
本发明利用投入的硅烷偶联剂与多巴胺的摩尔比，控制PDA的粒径，制备出疏松多孔PDA涂层；利用搅拌速率获得厚度适中的PDA层，利用合理投料方法获得稳定的活化PDA层
结构。
权利要求书2页 说明书10页 附图1页CN 110042665 A 2019.07.23
C N 110042665
A
1.一种表面改性超高分子量聚乙烯纤维，其特征在于表面元素C的含量为50～70wt％，O的含量为20～31wt％，N的含量为2～7wt％，Si的含量为7～15wt％，经FTIR检测发现，活性基团与-CH 2-的红外吸收峰的面积比为1:73～1:50；从外到内依次包括活化聚多巴胺(PDA)表面涂层、UHMWPE纤维内层；其中，活化PDA涂层由4～8层活化PDA粒子组成，具有稳定疏松多孔结构；所述的活化PDA粒子为表面接枝有活性基团的PDA粒子；活化PDA涂层与UHMWPE纤维通过非共价键作用粘结；活化PDA涂层中，同层或非同层的PDA粒子间通过与硅烷偶联剂发生化学反应生成的共价键连接在一起，形成稳定的活化PDA涂层结构。
2.如权利要求1所述的一种表面改性超高分子量聚乙烯纤维，其特征在于改性纤维拉伸强度为
3.82～3.89GPa，强度保持率为97～99％；且依照GB/T 3921.3标准洗涤10次，干燥，清洗前后改性纤维的质量差为清洗前纤维质量的0.1％～0.3％。
3.如权利要求1或2所述的一种表面改性超高分子量聚乙烯纤维，其特征在于所述的活化PDA层的厚度为800～1000nm，表面孔径大小为100～700nm，BET表面积为8～30m 2/g，表面能为35～60mN/m。
4.如权利要求1或2或3所述的一种表面改性超高分子量聚乙烯纤维，其特征在于活化PDA层的质量占UHMWPE纤维总质量的1.3～4.8wt％。
5.如权利要求1所述的一种表面改性超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤1、UHMWPE纤维的清洗：
将UHMWPE纤维放入溶剂中清洗10～40min，取出干燥；其中溶剂为乙醇、丙酮和四氢呋喃中的一种或几种的混合物；
步骤2、可控孔径的PDA层改性UHMWPE纤维的制备
在PH为8～13的三(羟甲基)氨基甲烷-盐酸(Tris -HCl)缓冲溶液中同时加入多巴胺与硅烷偶联剂S1，搅拌10～40min后，加入UHMWPE纤维，反应一段时间；
所述的硅烷偶联剂S1的化学结构如式1所示；其中Y为短分子链，具体的是包含2～8个亚甲基的烷烃链、包含1～10个-CH 2OCH 2-的分子链和包含1～3个亚甲基与1～8个-CH 2O -的
分子链中的一种；
步骤3、稳定结构的活化PDA层改性UHMWPE纤维的制备：
将硅烷偶联剂S2加入上述混合液中，水解反应2～10h，取出纤维，清洗，干燥；
所述的硅烷偶联剂S2的结构如式2所示；其中Z为短分子链，具体的是：当其端基为环氧时，Z的主链包含1～10个-CH 2CH 2O -；当其端基为-NH 2时，Z的主链包含2～7个亚甲基与1～5个-NH -；
权 利 要 求 书1/2页2CN 110042665 A。