一种耐切割超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法和应用技术领域
本发明涉及超高分子量聚乙烯纤维技术领域，更具体地说，是涉及一种
耐切割超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法和应用。
背景技术
超高分子量聚乙烯纤维，又称高强高模聚乙烯纤维，是指由相对分子量
在100万以上的聚乙烯所纺出来的纤维。由于超高分子量聚乙烯纤维具有质量
轻、耐冲击、介电性能高等优点，被广泛用于航空航天领域、海域防御领域、
武器装备领域和日常工业领域。
在日常工业领域，超高分子量聚乙烯纤维最常被用于制备具有耐切割功
能的产品，例如，耐切割手套、耐切割帐篷、耐切割绳索等。但是，仅由聚
乙烯粉末制备的超高分子量聚乙烯纤维的耐切割性能有限，由其制成的工业
手套的耐切割性能仅能达到工业手套防护欧洲标准EN388标准的三级要求；而
通过向其中添加玻璃纤维，可以使耐切割性能达到EN388标准的五级要求，但
由于玻璃纤维的柔韧性及舒适性较差，实际应用并不理想。因此，在实际应
用上更多的指向开发一种能达到EN388五级要求的、同时又柔软舒适的超高分
子量聚乙烯纤维，用于制备工业手套等产品。
目前，人们通过改进超高分子量聚乙烯纤维的配料、纺丝工艺等多方面
提高成品纤维的耐切割性能。专利文献US5976998公开了一种填充抗切纤维，
该纤维由成纤聚合物和莫氏硬度值大于3的硬质填料制成。但是，由于使用的
硬质填料的颗粒度小、用量少，硬质填料在超高分子量聚乙烯纤维中很难成
网状分布，因此该方法获得的超高分子量聚乙烯纤维的耐切割性并未得到有
效的改善。
专利文献WO2008046476公开了一种耐切割纱线，其包含丝线和/或定长
纤维，所述的丝线和/或定长纤维包含用于提高纱线的耐切割性的硬质组分，
其中所述硬质组分是平均直径最大为25μm的多根硬质纤维。虽然该方法获得
的超高分子量聚乙烯纤维的耐切割性得到有效地提高，但是，由于硬质组分
具有较小的粒径及较大的比表面积，硬质组分本身就易发生团聚，使成品纤
维的强度均匀性差，而且由于硬质组分为长径比较大的纤维状，在平行于纤
维方向上的耐摩擦性不高，总体表现为质量稳定性差。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种耐切割超高分子量聚乙烯纤维及
其制备方法和应用，本发明提供的耐切割超高分子量聚乙烯纤维的强度均匀
性好且耐摩擦性高。
本发明提供了一种耐切割超高分子量聚乙烯纤维，包括：
超高分子量聚乙烯纤维；
分散在所述超高分子量聚乙烯纤维中的硬质纤维和硬质纤维矿渣；
所述超高分子量聚乙烯纤维、硬质纤维和硬质纤维矿渣的质量比为100：
(3～6)：(0.001～0.18)。
优选的，所述超高分子量聚乙烯纤维的重均分子量为3.0×106～5×106，
分子量分布≤9.0。
优选的，所述硬质纤维包括陶瓷纤维、碳纤维和碳化硅晶须中的一种或
多种。
优选的，所述硬质纤维的平均直径大于0小于等于9μm，长径比大于0
小于等于30。
优选的，所述硬质纤维矿渣的平均粒径为30μm～50μm。
本发明还提供了一种上述技术方案所述的耐切割超高分子量聚乙烯纤维
的制备方法，包括以下步骤：
a)将硬质纤维、硬质纤维矿渣和溶剂油混合，得到混合液A；
b)将所述混合液A与超高分子量聚乙烯溶解液混合，得到纺丝原液；
c)将所述纺丝原液依次进行纺制、预牵伸、萃取、干燥和正牵伸，得到
耐切割超高分子量聚乙烯纤维。
优选的，步骤a)中所述溶剂油由70％～95％的含25～50个碳原子的环烷
烃和5％～30％的含25～50个碳原子的链烃组成。
优选的，步骤a)中所述硬质纤维、硬质纤维矿渣和溶剂油的质量比为
(3～6)：(0.001～0.18)：(10～24)。
优选的，步骤b)中所述超高分子量聚乙烯溶解液包括：
超高分子量聚乙烯100重量份；
溶剂油800重量份～2800重量份。
本发明还提供了一种上述技术方案所述的耐切割超高分子量聚乙烯纤维
作为耐切割材料的应用。
本发明提供了一种耐切割超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法和应用，
所述耐切割超高分子量聚乙烯纤维包括：超高分子量聚乙烯纤维；分散在所
述超高分子量聚乙烯纤维中的硬质纤维和硬质纤维矿渣；所述超高分子量聚
乙烯纤维、硬质纤维和硬质纤维矿渣的质量比为100：(3～6)：(0.001～0.18)。
与现有技术相比，本发明提供的耐切割超高分子量聚乙烯纤维在满足耐切割
性能EN388五级标准的基础上，通过加入硬质纤维矿渣使硬质纤维在超高分
子量聚乙烯中分布更均匀，从而使成品纤维具有较高的强度均匀性，同时提
高成品纤维的耐摩擦性。实验结果表明，本发明提供的耐切割超高分子量聚
乙烯纤维的强度变化率低于5％，耐摩擦性能够达到12万次以上。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，
显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下
所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种耐切割超高分子量聚乙烯纤维，包括：
超高分子量聚乙烯纤维；
分散在所述超高分子量聚乙烯纤维中的硬质纤维和硬质纤维矿渣；
所述超高分子量聚乙烯纤维、硬质纤维和硬质纤维矿渣的质量比为100：
(3～6)：(0.001～0.18)。
在本发明中，所述超高分子量聚乙烯纤维的重均分子量优选为3.0×106～5
×106，更优选为3.5×106～4.5×106；所述超高分子量聚乙烯纤维的分子量分
布优选≤9.0，更优选为5.0。在本发明中，所述超高分子量聚乙烯纤维为所述
耐切割超高分子量聚乙烯纤维的基体，具有较高的结构规整性和致密度，从
而使产品整体具有高强高模量的力学性能。
在本发明中，所述硬质纤维优选包括陶瓷纤维、碳纤维和碳化硅晶须中
的一种或多种，更优选为陶瓷纤维、碳纤维和碳化硅晶须的混合物。在本发
明中，所述硬质纤维为所述耐切割超高分子量聚乙烯纤维的增强材料，能够
有效改善成品纤维的强度，提高产品耐切割性能；本发明对所述硬质纤维的
来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的上述陶瓷纤维、碳纤维和碳
化硅晶须的市售商品即可。在本发明中，所述陶瓷纤维、碳纤维和碳化硅晶
须的混合物中陶瓷纤维、碳纤维和碳化硅晶须的质量比优选为1：(7～8.8)：
(0.2～1)，更优选为1：(7.3～8.4)：(0.25～0.8)，最优选为1：(7.5～8)：
(0.3～0.5)。在本发明中，所述硬质纤维的平均直径优选大于0小于等于9
μm，更优选大于0小于等于7μm；所述硬质纤维的长径比优选大于0小于
等于30，更优选大于0小于等于20。
在本发明中，所述硬质纤维矿渣为硬质纤维制备过程中产生的副产物，
其组成与硬质纤维相同；所述硬质纤维的成纤过程从熔体的成纤粘度范围一
瞬间上升至脆性粘度范围，得到纤维状的硬质纤维，同时，少部分熔体未变
成纤维状而变成粒状、块状或棒状，得到非纤维物质，即硬质纤维矿渣；由
于硬质纤维与硬质纤维矿渣的密度不同，采用沉降法能够将硬质纤维和硬质
纤维矿渣进行分离。在本发明中，所述硬质纤维和硬质纤维矿渣的分离方法
优选具体为：
将硬质纤维分散在石油醚中，搅拌0.5h后静置5min，再用270目浆网将
硬质纤维取出，重复三次，分别得到硬质纤维和硬质纤维矿渣。在本发明中，
所述硬质纤维矿渣能够使所述硬质纤维在超高分子量聚乙烯中分布更均匀，
同时减缓硬质纤维与超高分子量聚乙烯界面存在的应力集中作用、阻止微裂
纹扩展。在本发明中，所述硬质纤维矿渣的平均粒径优选为30μm～50μm，
更优选为35μm～45μm。
在本发明中，所述超高分子量聚乙烯纤维、硬质纤维和矿渣的质量比为
100：(3～6)：(0.001～0.18)，优选为100：(4～5)：(0.018～0.09)，更
优选为100：4.5：0.027。
本发明还提供了一种上述技术方案所述的耐切割超高分子量聚乙烯纤维
的制备方法，包括以下步骤：
a)将硬质纤维、硬质纤维矿渣和溶剂油混合，得到混合液A；
b)将所述混合液A与超高分子量聚乙烯溶解液混合，得到纺丝原液；
c)将所述纺丝原液依次进行纺制、预牵伸、萃取、干燥和正牵伸，得到
耐切割超高分子量聚乙烯纤维。
在本发明中，将硬质纤维、硬质纤维矿渣和溶剂油混合，得到混合液A。
在本发明中，所述硬质纤维优选包括陶瓷纤维、碳纤维和碳化硅晶须中的一
种或多种，更优选为陶瓷纤维、碳纤维和碳化硅晶须的混合物。在本发明中，
所述硬质纤维为所述耐切割超高分子量聚乙烯纤维的增强材料，能够有效改
善成品纤维的强度，提高产品耐切割性能；本发明对所述硬质纤维的来源没
有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的上述陶瓷纤维、碳纤维和碳化硅晶
须的市售商品即可。在本发明中，所述陶瓷纤维、碳纤维和碳化硅晶须的混
合物中陶瓷纤维、碳纤维和碳化硅晶须的质量比优选为1：(7～8.8)：(0.2～1)，
更优选为1：(7.3～8.4)：(0.25～0.8)，最优选为1：(7.5～8)：(0.3～0.5)。
在本发明中，所述硬质纤维的平均直径优选为大于0小于等于9μm，更优选
为大于0小于等于7μm；所述硬质纤维的长径比优选为大于0小于等于30，
更优选为大于0小于等于20。
在本发明中，所述硬质纤维矿渣为硬质纤维制备过程中产生的副产物，
其组成与硬质纤维相同；所述硬质纤维的成纤过程从熔体的成纤粘度范围一
瞬间上升至脆性粘度范围，得到纤维状的硬质纤维，同时，少部分熔体未变
成纤维状而变成粒状、块状或棒状，得到非纤维物质，即硬质纤维矿渣；由
于硬质纤维与硬质纤维矿渣的密度不同，采用沉降法能够将硬质纤维和硬质
纤维矿渣进行分离。在本发明中，所述硬质纤维和硬质纤维矿渣的分离方法
优选具体为：
将硬质纤维分散在石油醚中，搅拌0.5h后静置5min，再用80目浆网将
硬质纤维取出，重复三次，分别得到硬质纤维和硬质纤维矿渣。在本发明中，
所述硬质纤维矿渣能够使所述硬质纤维在超高分子量聚乙烯中分布更均匀，
同时减缓硬质纤维与超高分子量聚乙烯界面存在的应力集中作用、阻止微裂
纹扩展。在本发明中，所述硬质纤维矿渣的平均粒径优选为30μm～50μm，
更优选为35μm～45μm。
在本发明中，所述溶剂油优选由70％～95％的含25～50个碳原子的环烷烃
和5％～30％的含25～50个碳原子的链烃组成，更优选为由85％～90％的含25～50
个碳原子的环烷烃和10％～15％的含25～50个碳原子的链烃组成，最优选为白
油。在本发明中，所述溶剂油的运动粘度优选为61.2mm2/s～74.8mm2/s；本发
明对所述溶剂油的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的5#白油、
7#白油、10#白油、15#白油、22#白油、26#白油、32#白油、46#白油、68#白
油、70#白油、100#白油和150#白油的市售商品即可。在本发明中，所述溶剂
油为超高分子量聚乙烯溶解液的溶剂，本发明首先将硬质纤维和硬质纤维矿
渣均匀分散在溶剂油中，有利于硬质纤维和硬质纤维矿渣在超高分子量聚乙
烯纤维中的进一步分散。
在本发明中，将硬质纤维、硬质纤维矿渣和溶剂油混合后，得到的混合
溶液A的运动粘度会根据硬质纤维和硬质纤维矿渣的加入量发生变化，对产
品的力学性能有影响，加入量过高，混合溶液A的运动粘度降低，会使产品
断头数增大，加入量过低，不利于纤维强度的提高，使产品的耐切割性和强
度降低。在本发明中，将硬质纤维、硬质纤维矿渣和溶剂油混合；所述硬质
纤维、硬质纤维矿渣和溶剂油的质量比优选为(3～6)：(0.001～0.18)：(10～24)，
更优选为(4～5)：(0.018～0.09)：(14～20)。
在本发明中，所述混合的过程优选具体为：
在搅拌的条件下将硬质纤维、矿渣和溶剂油进行混合。本发明对所述搅
拌的方法没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的人工搅拌或机械搅拌均
可。在本发明中，所述搅拌的速度优选为1000rpm～4500rpm，更优选为
2000rpm～3000rpm；本发明对搅拌的时间没有特殊限制，使硬质纤维和矿渣在
溶剂油中分散均匀即可。
得到所述混合液A后，本发明将所述混合液A与超高分子量聚乙烯溶解
液混合，得到纺丝原液。在本发明中，所述超高分子量聚乙烯溶解液优选包
括：
超高分子量聚乙烯100重量份；
溶剂油800重量份～2800重量份。
在本发明中，所述超高分子量聚乙烯由超高分子量聚乙烯粉末在所述溶
剂油中溶解后得到；本发明对所述超高分子量聚乙烯粉末的来源没有特殊限
制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。在本发明中，所述超高分子
量聚乙烯粉末的重均分子量优选为3.0×106～5×106，更优选为3.5×106～4.5
×106；所述超高分子量聚乙烯粉末的分子量分布优选≤9.0，更优选为5.0；
所述超高分子量聚乙烯粉末的粒径优选为40目～100目，更优选为60目～80
目。在本发明中，所述超高分子量聚乙烯溶解液优选包括超高分子量聚乙烯
100重量份。
在本发明中，所述溶剂油优选由70％～95％的含25～50个碳原子的环烷烃
和5％～30％的含25～50个碳原子的链烃组成，更优选为由85％～90％的含25～50
个碳原子的环烷烃和10％～15％的含25～50个碳原子的链烃组成，最优选为白
油。在本发明中，所述溶剂油的初馏点高于450℃；所述溶剂油的运动粘度优
选为61.2mm2/s～74.8mm2/s；本发明对所述溶剂油的来源没有特殊限制，采用
本领域技术人员熟知的5#白油、7#白油、10#白油、15#白油、22#白油、26#
白油、32#白油、46#白油、68#白油、70#白油、100#白油和150#白油的市售
商品即可。在本发明中，所述超高分子量聚乙烯溶解液中的溶剂油与所述混
合溶液A中的溶剂油优选为相同的溶剂油，有利于所述超高分子量聚乙烯溶
解液与所述混合溶液A的混溶。在本发明中，所述超高分子量聚乙烯溶解液
优选包括溶剂油800重量份～2800重量份，更优选为1100重量份～2000重量
份。
在本发明中，所述超高分子量聚乙烯溶解液的制备方法优选具体为：
将超高分子量聚乙烯粉末与溶剂油混合，得到超高分子量聚乙烯溶解液。
在本发明中，所述将超高分子量聚乙烯粉末与溶剂油混合的过程优选具体为：
将超高分子量聚乙烯粉末加入到溶剂油中，进行搅拌，得到超高分子量
聚乙烯溶解液。本发明对所述搅拌的方法没有特殊限制，采用本领域技术人
员熟知的人工搅拌或机械搅拌均可。在本发明中，所述搅拌的速度优选为
30rpm～500rpm，更优选为60rpm～100rpm；所述搅拌的温度优选为80℃～120
℃，更优选为100℃～110℃；所述搅拌的时间优选为0.5h～5h，更优选为1h～2h。
在本发明中，将所述混合液A与超高分子量聚乙烯溶解液混合，得到纺
丝原液。在本发明中，所述将混合液A与超高分子量聚乙烯溶解液混合的过
程优选具体为：
将混合液A加入到超高分子量聚乙烯溶解液中，进行搅拌，得到纺丝原
液。本发明对所述搅拌的方法没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的人
工搅拌或机械搅拌均可。在本发明中，所述搅拌的速度优选为60rpm～100rpm，
更优选为80rpm～90rpm；所述搅拌的温度优选为100℃～160℃，更优选为120
℃～140℃；所述搅拌的时间优选为1h～6h，更优选为2h～3h。
得到纺丝原液后，本发明将所述纺丝原液依次进行纺制、预牵伸、萃取、
干燥和正牵伸，得到耐切割超高分子量聚乙烯纤维。在本发明中，将纺丝原
液进行纺制，得到冻胶丝。在本发明中，所述纺制的过程优选具体为：
将所述纺丝原液依次进行过滤、喷丝和冷却，得到冻胶丝。在本发明中，
将所述纺丝原液进行过滤。本发明对所述过滤的设备没有特殊限制，优选采
用过滤器；所述过滤器的孔径优选为30目～100目，更优选为60目～70目。
完成所述过滤过程后，本发明将过滤后的纺丝原液进行喷丝和冷却，得
到冻胶丝。在本发明中，所述喷丝的设备优选为纺丝箱，本发明对此没有特
殊限制；本发明将经纺丝箱喷丝后得到的产物，直接进行冷却，得到冻胶丝。
本发明对所述冷却的方法没有特殊限制，优选采用本领域技术人员熟知的水
浴冷却的技术方案；所述水浴冷却的温度优选为20℃～30℃，更优选为22℃
～25℃。
完成所述纺制过程后，本发明将纺制后得到的冻胶丝进行预牵伸。在本
发明中，所述预牵伸能够降低冻胶丝内部残留的内应力。在本发明中，所述
预牵伸的牵伸倍率优选为1～10倍，更优选为3～5倍；所述预牵伸的温度优选
为20℃～30℃，更优选为25℃。
完成所述预牵伸过程后，本发明将预牵伸后的冻胶丝进行萃取和干燥。
在本发明中，所述萃取的目的是去除冻胶丝中的溶剂油。在本发明中，所述
萃取过程所用的萃取剂优选为白油萃取剂、正己烷、汽油和四氢化碳中的一
种或多种。在本发明中，所述萃取剂对溶剂油具有良好的相溶性，本发明对
所述萃取剂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的上述白油萃取
剂、正己烷、汽油和四氢化碳的市售商品即可。在本发明中，所述干燥的目
的是使萃取剂挥发。在本发明中，所述干燥的温度优选为25℃～45℃，更优选
为30℃～40℃。
完成所述萃取和干燥过程后，本发明将萃取和干燥后的冻胶丝进行正牵
伸，得到耐切割超高分子量聚乙烯纤维。在本发明中，所述正牵伸的温度优
选为120℃～160℃，更优选为140℃～150℃；所述正牵伸的牵伸倍率优选为
4～20倍，更优选为6～10倍。在本发明中，所述正牵伸能够使纤维发生变形，
得到成品纤维，所述纤维变形速度对产品的力学性能有重要影响，如果纤维
的变形速度过快，则纤维在达到足够的牵伸倍率前发生断裂，而纤维的变形
速度过慢，则在拉伸过程中结晶较慢，晶区形成不致密连续，得不到高强度
纤维。在本发明中，所述纤维的变形速度优选为0.005s-1～0.5s-1，更优选为
0.01s-1～0.1s-1。
本发明还提供了一种上述技术方案所述的耐切割超高分子量聚乙烯纤维
作为耐切割材料的应用。在本发明中，所述耐切割材料为具有耐切割功能的
产品，优选为耐切割纱线。本发明对所述耐切割纱线的制备方法没有特殊限
制，采用本领域技术人员熟知的纱线加工的方法即可。在本发明中，所述耐
切割纱线可以通过针织或编织得到不同种类的耐切割产品，如耐切割手套、
耐切割帐篷、耐切割绳索等。
本发明提供了一种耐切割超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法和应用，
所述耐切割超高分子量聚乙烯纤维包括：超高分子量聚乙烯纤维；分散在所
述超高分子量聚乙烯纤维中的硬质纤维和硬质纤维矿渣；所述超高分子量聚
乙烯纤维、硬质纤维和硬质纤维矿渣的质量比为100：(3～6)：(0.001～0.18)。
与现有技术相比，本发明提供的耐切割超高分子量聚乙烯纤维在满足耐切割
性能EN388五级标准的基础上，通过加入硬质纤维矿渣使硬质纤维在超高分
子量聚乙烯中分布更均匀，从而使成品纤维具有较高的强度均匀性，同时提
高成品纤维的耐摩擦性。实验结果表明，本发明提供的耐切割超高分子量聚
乙烯纤维的强度变化率低于5％，耐摩擦性能够达到12万次以上。
此外，本发明提供的耐切割超高分子量聚乙烯纤维的断裂伸长率较高且
断头数较低，质量稳定性高，制得的工业手套耐切割性能优异。
为了进一步说明本发明，下面通过以下实施例进行详细说明。本发明以
下实施例所用的超高分子量聚乙烯粉末由燕山石化提供；所用陶瓷纤维由山
东鲁阳股份有限公司提供，所述陶瓷纤维的平均直径小于等于9μm，长径比
小于等于30；所用碳纤维由中复神鹰碳纤维有限公司提供，所述碳纤维的平
均直径小于等于9μm，长径比小于等于30；所用碳化硅晶须由秦皇岛一诺高
新材料开发有限公司提供，所述碳化硅晶须的平均直径小于等于9μm，长径
比小于等于30；所用硬质纤维矿渣的平均粒径为35μm～45μm；所用白油由
道达尔公司提供；所用白油萃取剂由上海希勒化学有限公司提供。
实施例1
(1)将50g陶瓷纤维、375g碳纤维、25g碳化硅晶须和2.7g硬质纤维
矿渣加入1.8kg 68#白油中，在2500rpm下搅拌至均匀，得到混合液A。
(2)将10kg重均分子量为4.2×106、分子量分布为5.0的超高分子量
聚乙烯粉末加入160kg 68#白油中，在80rpm、105℃下搅拌1.5h，得到超高
分子量聚乙烯溶解液；再在所述超高分子量聚乙烯溶解液中加入步骤(1)
得到的混合液A，在85rpm、130℃下搅拌2.5h，得到纺丝原液。
(3)将纺丝原液经孔径为60目的过滤器过滤，再经纺丝箱喷丝后，产
物在25℃下水浴冷却，得到冻胶丝；然后将所述冻胶丝以4倍的牵伸倍率在
25℃下进行预牵伸，再经白油萃取剂萃取后，在40℃下干燥，最后在145℃
下以7倍的牵伸倍率进行正牵伸，控制纤维的变形速度为0.020s-1，得到耐切
割超高分子量聚乙烯纤维。
实施例2
(1)将50g陶瓷纤维、385g碳纤维、15g碳化硅晶须和1.8g硬质纤维
矿渣加入1.4kg 68#白油中，在2000rpm下搅拌至均匀，得到混合液A。
(2)将10kg重均分子量为3.5×106、分子量分布为5.0的超高分子量
聚乙烯粉末加入110kg 68#白油中，在60rpm、100℃下搅拌2h，得到超高分
子量聚乙烯溶解液；再在所述超高分子量聚乙烯溶解液中加入步骤(1)得
到的混合液A，在80rpm、120℃下搅拌3h，得到纺丝原液。
(3)将纺丝原液经孔径为70目的过滤器过滤，再经纺丝箱喷丝后，产
物在22℃下水浴冷却，得到冻胶丝；然后将所述冻胶丝以5倍的牵伸倍率在
25℃下进行预牵伸，再经白油萃取剂萃取后，在40℃下干燥，最后在140℃
下以6倍的牵伸倍率进行正牵伸，控制纤维的变形速度为0.025s-1，得到耐切
割超高分子量聚乙烯纤维。
实施例3
(1)将56g陶瓷纤维、417g碳纤维、28g碳化硅晶须和9g硬质纤维矿
渣加入2.0kg 68#白油中，在3000rpm下搅拌至均匀，得到混合液A。
(2)将10kg重均分子量为4.5×106、分子量分布为5.0的超高分子量
聚乙烯粉末加入200kg 68#白油中，在100rpm、110℃下搅拌1h，得到超高
分子量聚乙烯溶解液；再在所述超高分子量聚乙烯溶解液中加入步骤(1)
得到的混合液A，在90rpm、140℃下搅拌2h，得到纺丝原液。
(3)将纺丝原液经孔径为60目的过滤器过滤，再经纺丝箱喷丝后，产
物在25℃下水浴冷却，得到冻胶丝；然后将所述冻胶丝以3倍的牵伸倍率在
25℃下进行预牵伸，再经白油萃取剂萃取后，在40℃下干燥，最后在150℃
下以8倍的牵伸倍率进行正牵伸，控制纤维的变形速度为0.0118s-1，得到耐
切割超高分子量聚乙烯纤维。
实施例4
(1)将450g陶瓷纤维和2.7g硬质纤维矿渣加入1.8kg 68#白油中，在
2500rpm下搅拌至均匀，得到混合液A。
(2)将10kg重均分子量为4.2×106、分子量分布为5.0的超高分子量
聚乙烯粉末加入160kg 68#白油中，在80rpm、105℃下搅拌1.5h，得到超高
分子量聚乙烯溶解液；再在所述超高分子量聚乙烯溶解液中加入步骤(1)
得到的混合液A，在85rpm、130℃下搅拌2.5h，得到纺丝原液。
(3)将纺丝原液经孔径为60目的过滤器过滤，再经纺丝箱喷丝后，产
物在25℃下水浴冷却，得到冻胶丝；然后将所述冻胶丝以4倍的牵伸倍率在
25℃下进行预牵伸，再经白油萃取剂萃取后，在30℃下干燥，最后在145℃
下以7倍的牵伸倍率进行正牵伸，控制纤维的变形速度为0.020s-1，得到耐切
割超高分子量聚乙烯纤维。
实施例5
(1)将450g碳纤维和2.7g硬质纤维矿渣加入1.8kg 68#白油中，在
2500rpm下搅拌至均匀，得到混合液A。
(2)将10kg重均分子量为4.2×106、分子量分布为5.0的超高分子量
聚乙烯粉末加入160kg 68#白油中，在80rpm、105℃下搅拌1.5h，得到超高
分子量聚乙烯溶解液；再在所述超高分子量聚乙烯溶解液中加入步骤(1)
得到的混合液A，在85rpm、130℃下搅拌2.5h，得到纺丝原液。
(3)将纺丝原液经孔径为60目的过滤器过滤，再经纺丝箱喷丝后，产
物在25℃下水浴冷却，得到冻胶丝；然后将所述冻胶丝以4倍的牵伸倍率在
25℃下进行预牵伸，再经白油萃取剂萃取后，在30℃下干燥，最后在145℃
下以7倍的牵伸倍率进行正牵伸，控制纤维的变形速度为0.020s-1，得到耐切
割超高分子量聚乙烯纤维。
实施例6
(1)将450g碳化硅晶须和2.7g硬质纤维矿渣加入1.8kg 68#白油中，
在2500rpm下搅拌至均匀，得到混合液A。
(2)将10kg重均分子量为4.2×106、分子量分布为5.0的超高分子量
聚乙烯粉末加入160kg 68#白油中，在80rpm、105℃下搅拌1.5h，得到超高
分子量聚乙烯溶解液；再在所述超高分子量聚乙烯溶解液中加入步骤(1)
得到的混合液A，在85rpm、130℃下搅拌2.5h，得到纺丝原液。
(3)将纺丝原液经孔径为60目的过滤器过滤，再经纺丝箱喷丝后，产
物在25℃下水浴冷却，得到冻胶丝；然后将所述冻胶丝以4倍的牵伸倍率在
25℃下进行预牵伸，再经白油萃取剂萃取后，在30℃下干燥，最后在145℃
下以7倍的牵伸倍率进行正牵伸，控制纤维的变形速度为0.020s-1，得到耐切
割超高分子量聚乙烯纤维。
采用DXLL-20000电子拉力机根据GBT 19975-2005中规定的方法对实
施例1～6提供的耐切割超高分子量聚乙烯纤维的纤维强度、模量和断裂伸长
率进行测试，采用YG086型缕纱测长仪对实施例1～6提供的耐切割超高分
子量聚乙烯纤维的纤度进行测试，并在接丝过程中得到断头数，所述断头数
表示为成品纤维每万米断头个数。测试结果如表1所示。
表1实施例1～6提供的耐切割超高分子量聚乙烯纤维的纤维强度数据
实施例1
实施例2
实施例3
实施例4
实施例5
实施例6
|
强度(cN/dtex)
26.8
26.7
26.5
25.5
25.1
24.8
模量(cN/dtex)
987
980
977
880
860
833
纤度(旦)
401.5
396
440
419
412.5
429
断裂伸长率(％)
4.5
4.3
4.0
3.8
3.8
3.2
断头数(个/万米)
1.4
1.3
1.0
1.2
1.0
1.3
采用Instron型拉力机对实施例1～6提供的耐切割超高分子量聚乙烯纤维
的强度变化率进行测试，同时采用YG086型缕纱测长仪对实施例1～6提供
的耐切割超高分子量聚乙烯纤维分别连续测试大量的纤度数据，然后通过方
差计算纤度变异系数CV值，测试结果如表2所示。
表2实施例1～6提供的耐切割超高分子量聚乙烯纤维的强度变化率数据
实施例1
实施例2
实施例3
实施例4
实施例5
实施例6
|
强度变化率
3.0％
3.2％
3.8％
4.1％
4.6％
5.0％
纤度变异系数CV
0.5％
0.8％
0.8％
1.0％
1.3％
1.5％
测试结果表明，本发明实施例1～6提供的耐切割超高分子量聚乙烯纤维具
有较高的纤维强度，同时成品纤维的强度变化率较低，即强度稳定性好；此
外，产品纤度变异系数CV较低，同时产品断裂伸长率稳定，断头数较低，从
而保证产品具有较好的均匀性和质量稳定性。
取实施例1～6提供的耐切割超高分子量聚乙烯纤维，分别沿线轴按正、反
方向缠绕，制成400D的耐切割纱线，然后将上述耐切割纱线进行包覆、编织，
分别得到耐切割工业手套。按照工业手套防护欧洲标准EN388标准，对手套进
行抗切割性能试验，测量穿破次数，每次取两个样品，测量五次，根据系数
计算取平均值；按照纱线测试方法(JISL1095)中的耐磨损测试方法B，对实
施例1～6提供的400D的耐切割纱线进行耐摩擦性测试，采用直径为0.9mm的硬
质钢进行摩擦接触，通过将待测样品摩擦至断裂的往复次数来表示耐摩擦性，
测量三次取平均值，测试条件如下：负荷为0.5g/D，摩擦速率为115次/分，往
复运动距离为2.5cm，摩擦角度为110°。测试结果如表3所示。
表3实施例1～6提供的耐切割超高分子量聚乙烯纤维耐切割性能数据
抗切割性(次)
耐摩擦性(次)
EN388五级标准
|
实施例1
29
153553
抗切割性≥20次
实施例2
27
131110
抗切割性≥20次
实施例3
25
109048
抗切割性≥20次
实施例4
25
107400
抗切割性≥20次
实施例5
22
82692
抗切割性≥20次
由表3可知，本发明提供的耐切割超高分子量聚乙烯纤维的耐切割性能较
好，制得的手套均能达到EN388五级标准，同时耐摩擦性较高。
所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本
发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见
的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，
在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，
而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。