一种耐高温超高分子量聚乙烯纤维-氧化铝纤维复合纱及其制备方法

本发明涉及耐高温复合纱的制备方法，尤其是涉及一种耐高温超高分子量聚乙烯纤维-氧化铝纤维复合纱及其制备方法。

背景技术：

1、超高分子量聚乙烯(uhmwpe)是指粘均分子量大于150万的无支链线性聚乙烯。超高分子量聚乙烯纤维是以超高分子量聚乙烯为原料制得的纤维。超高的分子量使得超高分子量聚乙烯纤维具有耐磨性强、润滑性好、强度高、化学性质稳定、抗老化等优异的性能。因此，超高分子量聚乙烯纤维在国防军需装备(例如，防弹衣、直升机、坦克和舰船的装甲防护板等)、航空航天(例如，各种飞机的翼尖结构、飞机着陆时使用的减速降落伞、飞机悬吊重物使用的绳索等)、民用(例如，海洋工程中船舶外表面上使用的抗冲击、防锈蚀、防腐蚀包覆材料、各种海洋建筑构件的防腐、防附着、耐磨材料、工业中使用的耐压容器、传送带、过滤材料、医学领域使用的牙托材料等)等方面有着广泛的应用。

2、但是聚乙烯材料的熔点较低，仅在130℃上下，且拉伸条件下超高分子量聚乙烯纤维的热老化速度较快，因此其最高使用温度一般在80-100℃之间，这限制了其在高温环境中的应用。

技术实现思路

1、针对上述存在问题，本发明的目的在于提出一种耐高温超高分子量聚乙烯纤维-氧化铝纤维复合纱的制备方法，包括以下步骤：

2、步骤1、将铝箔材料碾压成微细颗粒状；将纳米碳粉和微细铝箔颗粒加入聚酰亚胺环氧树脂，得到混合胶粘剂；

3、步骤2、将电晕放电处理后的超高分子量聚乙烯纤维浸入步骤1制备的混合胶粘剂中后取出，放置到烘箱中烘干，之后室温放置1h以上，得到复合超高分子量聚乙烯纤维；

4、步骤3、将步骤2处理后得到的复合超高分子量聚乙烯纤维作为芯纱，氧化铝纤维作为外包纱，经摩擦纺纱机制备得到耐高温超高分子量聚乙烯纤维-氧化铝纤维复合纱。

5、进一步的，所述步骤1中，铝箔材料碾压成的颗粒大小直径在0.1-1mm之间。

6、进一步的，所述步骤1具体为，按质量比2：1：1将聚酰亚胺环氧树脂、铝箔颗粒和纳米碳粉混合，使用磁力搅拌器充分搅拌，使铝箔颗粒，纳米碳粉均匀分布在胶粘剂中，得到混合胶粘剂。

7、进一步的，所述步骤2中的电晕放电处理方法具体为，用去离子水清洗几遍，直到用ph试纸测为中性后，将洗涤后的超高分子量聚乙烯纤维置干燥箱内在40-60℃烘干除去水分，然后将纤维以3-10m/s的速度，电压10-20kv下，进行电晕处理。

8、进一步的，所述步骤2具体为，将电晕处理过的超高分子量聚乙烯纤维完全浸入的混合胶粘剂中后取出，放置在60-80℃烘箱烘燥30-50min，然后在室温环境下放置1h以上。

9、进一步的，所述超高分子量聚乙烯纤维为大筒超高分子量聚乙烯纤维络筒后的小型卷状纱线。

10、进一步的，所述步骤1中的超高分子量聚乙烯纤维的线密度为10-200tex，氧化铝纤维的线密度为30-160tex。

11、一种耐高温超高分子量聚乙烯纤维-氧化铝纤维复合纱，由上述方法制备得到。

12、本发明的有益效果为：通过该方法制备的一种耐高温超高分子量聚乙烯复合纱线具有以下优点：(1)超高分子量聚乙烯纤维经过电晕处理可使得纤维表面界面粘结强度提高，可达300％以上，剪切强度提高了约30％以上，且表面粗糙度提高，同时引入了活性极性基团；(2)聚酰亚胺环氧树脂可耐高温达到400℃，与铝箔颗粒，纳米碳粉进行混合，可进一步增强耐高温能力，填充空隙，保护超高分子量聚乙烯纤维免受外界。且颗粒可增加摩擦力，有利于后一步氧化铝纤维进行包覆；(3)氧化铝纤维耐受温度达1400-1800℃，它集晶体材料和纤维材料特性于一体，具有热稳定性好、机械强度高、弹性模量大、热导率小、绝缘性强、抗化学腐蚀性强等优良性能，将其包覆在超高分子量聚乙烯纤维外可实现有效高温防护，隔绝外界空气的热量传递；(4)氧化铝纤维优异耐火性能，不易燃烧，可增强复合纤维的耐火性能；(5)双层有效防护超高分子量聚乙烯纤维，层级保护隔绝热。

13、因此，本发明提供超高分子量聚乙烯复合纱制备方法，复合纱具有优异耐高温和耐火性，耐高温可达400℃以上的使用环境正常使用，大力改善了超高分子量聚乙烯纤维的使用温度条件，可更加广泛应用。

技术特征：

1.一种耐高温超高分子量聚乙烯纤维-氧化铝纤维复合纱的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的耐高温超高分子量聚乙烯纤维-氧化铝纤维复合纱的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，铝箔材料碾压成的颗粒大小直径在0.1-1mm之间。

3.根据权利要求1所述的耐高温超高分子量聚乙烯纤维-氧化铝纤维复合纱的制备方法，其特征在于，所述步骤1具体为，按质量比2：1：1将聚酰亚胺环氧树脂、铝箔颗粒和纳米碳粉混合，使用磁力搅拌器充分搅拌，使铝箔颗粒，纳米碳粉均匀分布在胶粘剂中，得到混合胶粘剂。

4.根据权利要求1所述的耐高温超高分子量聚乙烯纤维-氧化铝纤维复合纱的制备方法，其特征在于，所述步骤2中的电晕放电处理方法具体为，用去离子水清洗几遍，直到用ph试纸测为中性后，将洗涤后的超高分子量聚乙烯纤维置干燥箱内在40-60℃烘干除去水分，然后将纤维以3-10m/s的速度，电压10-20kv下，进行电晕处理。

5.根据权利要求1所述的耐高温超高分子量聚乙烯纤维-氧化铝纤维复合纱的制备方法，其特征在于，所述步骤2具体为，将电晕处理过的超高分子量聚乙烯纤维完全浸入的混合胶粘剂中后取出，放置在60-80℃烘箱烘燥30-50min，然后在室温环境下放置1h以上。

6.根据权利要求1所述的耐高温超高分子量聚乙烯纤维-氧化铝纤维复合纱的制备方法，其特征在于，所述超高分子量聚乙烯纤维为大筒超高分子量聚乙烯纤维络筒后的小型卷状纱线。

7.根据权利要求1所述的耐高温超高分子量聚乙烯纤维-氧化铝纤维复合纱的制备方法，其特征在于，所述步骤1中的超高分子量聚乙烯纤维的线密度为10-200tex，氧化铝纤维的线密度为30-160tex。

8.一种耐高温超高分子量聚乙烯纤维-氧化铝纤维复合纱，其特征在于，由权利要求1-7中任一项方法制备得到。

技术总结本发明涉及一种耐高温超高分子量聚乙烯纤维‑氧化铝纤维复合纱及其制备方法，本发明的方法包括以下步骤：1、将铝箔材料碾压成微细颗粒状；将纳米碳粉和微细铝箔颗粒加入聚酰亚胺环氧树脂，得到混合胶粘剂；2、将电晕放电处理后的超高分子量聚乙烯纤维浸入步骤1制备的混合胶粘剂中后取出，放置到烘箱中烘干，之后室温放置1h以上，得到复合超高分子量聚乙烯纤维；3、将复合超高分子量聚乙烯纤维作为芯纱，氧化铝纤维作为外包纱，经摩擦纺纱机制备得到耐高温超高分子量聚乙烯纤维‑氧化铝纤维复合纱。本发明的复合纱具有优异耐高温和耐火性，可在400℃以上环境下正常使用，改善了超高分子量聚乙烯纤维的使用温度条件，可更加广泛应用。技术研发人员：柯贵珍,张爱欣,李想,李巍巍,李文斌,刘可帅受保护的技术使用者：武汉纺织大学技术研发日：技术公布日：2024/5/27