CN104746165B - 一种超高分子量聚乙烯多孔纤维及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种超高分子量聚乙烯多孔纤维，所述超高分子量聚乙烯多孔纤维的孔隙率为23.60％～58.99％。与现有技术相比，本发明提供的超高分子量聚乙烯多孔纤维具有超高比表面积的多孔结构，吸附性能优异，实验结果表明，本发明提供的超高分子量聚乙烯多孔纤维的比表面积为5m²/g～45m²/g；同时，本发明提供的超高分子量聚乙烯多孔纤维具有高强高模量的力学性能，实验结果表明，本发明提供的超高分子量聚乙烯多孔纤维的拉伸强度为0.91GPa～1.67GPa，模量为7.21GPa～15.3GPa。

Description

一种超高分子量聚乙烯多孔纤维及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子吸附材料技术领域，更具体地说，是涉及一种超高分子量聚乙烯多孔纤维及其制备方法。

背景技术

高分子吸附材料是一种新型的功能材料，因其具有较大的孔径和比表面积、原料来源丰富、抗氧化性强、容易再生等优点，目前被广泛用于化工、医疗、农业、国防等领域。

在环境保护领域，含有大量有害化学物质的废水造成的污染是人类面临的最严重的环境问题之一。然而，传统的污水处理方式对含有微量或痕量有害化合物的废水已经无能为力，寻求经济高效的污水处理方式除去这些化学物质成为人们追求的目标。其中，活性炭在处理污水方面做出了重要贡献，但其较低的机械强度和较高的再生费用限制了它的使用。而高分子吸附材料具有较大的比表面积、容易再生、树脂和孔结构的可调整性等特点，在废水处理方面逐渐替代活性炭，并且根据所处理的废水中成分的不同，可以有针对性的选择吸附树脂，将丙烯腈、丙烯酸等接枝到高分子主链上，生成偕胺肟类、丙烯酰胺类共聚物，从而对废水中的重金属起到有效的吸附作用。

随着化学工业的发展，危化品种类和数量也显著增加，很多危化品的易燃易爆性、腐蚀性和毒害性决定了事故的多发性和严重性，有些会导致人员急性或慢性中毒甚至死亡，并且对生态环境的污染非常严重。由于液体危化品泄漏事故危害性大、突发性强、处置难度高，事故发生后很难根据危化品的性质立即采取科学、合理的应急处置措施。目前，吸附法仍是处理液体危化品泄漏事故最为常用的一种方法，尤其针对不溶水性危化品泄漏事故更为快速有效。因此，高分子吸附材料在处理危化品方面有着重要的发展前景。

更重要的是，高分子吸附材料在提取海水中铀元素方面具有巨大的应用前景。能源危机是当今全球面临的巨大挑战，随着人类对能源需求的大幅攀升，碳基能源在可预见的将来即将耗尽。大力发展核能是解决人类能源危机的关键所在，而铀是最重要的核燃料。目前，有限的陆地铀矿将在未来百年内也逐渐枯竭，但是海洋中铀元素总量却极其丰富(45亿吨)；富集提取海水中铀元素是解决铀矿危机的重要途径，因此对其研究有广阔的前景。但海水中铀的浓度只有十亿分之三至十亿分之四，因此研究一个具有成本效益的海水提铀方法是一个巨大的挑战。目前，吸附法是最有效的方法之一，而传统的吸附剂是无机金属氧化物，由于无机吸附剂的比重比海水大会快速沉降，因此需要采用流动床***，吸附剂置于流动床上层，用泵将海水高压输入流动床下层，再翻到上层，从而搅动沉积的吸附剂，使得吸附剂与海水充分接触。但这种方式成本太高，且吸附剂强度不高、重复使用率很低。而利用辐射诱导接枝聚合物，得到一种高分子吸附材料，其密度与海水差不多，强度明显提高，巧妙借助潮汐或海浪的扰动不需要外界搅拌，材料重复使用率很高。

此外，高分子吸附材料中的高吸水树脂具有奇特的吸水、保水能力，能够迅速吸收比自身重百倍乃至千倍的液态水，所吸收的水在高压下也不易溢出，鉴于这些优点，近年来高分子吸水树脂已成为一种重要的功能材料，被广泛用于医药卫生、建筑、农林园艺、保鲜运输、干旱地区土壤固水等方面。

目前，超高分子量聚乙烯因其主链结构为-(-CH₂-CH₂-)_n-的柔性高分子聚合物，分子微观结构极其规整，赋予材料高强度、高模量且化学惰性的优异性能，以其为原料制备的超高分子量聚乙烯纤维非常适合作为高分子吸附材料的基质材料。但是，传统的超高分子量聚乙烯纤维比表面积不高，吸附能力有限。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种超高分子量聚乙烯多孔纤维及其制备方法，本发明提供的超高分子量聚乙烯多孔纤维，具有超高比表面积的多孔结构，同时具有高强高模量的力学性能。

本发明提供了一种超高分子量聚乙烯多孔纤维，所述超高分子量聚乙烯多孔纤维的孔隙率为23.60％～58.99％。

本发明还提供了一种超高分子量聚乙烯多孔纤维的制备方法，包括以下步骤：

a)将超高分子量聚乙烯粉末、溶剂、抗氧剂和润滑剂混合，进行加热，得到絮凝状纺丝溶液；

b)将所述絮凝状纺丝溶液进行纺制，得到冻胶丝；

c)将所述冻胶丝依次进行一级拉伸、定长萃取和干燥、二级拉伸，得到超高分子量聚乙烯多孔纤维；

所述一级拉伸的温度为20℃～30℃，应变速率为0.1s^-1～1.2s^-1，拉伸倍数为3～12；

所述二级拉伸的温度为100℃～130℃，应变速率为0.1s^-1～1.5s^-1，拉伸倍数为1.5～6.0。

优选的，步骤a)中所述超高分子量聚乙烯粉末的重均分子量为2.0×10⁶～5.5×10⁶，分子量分布＜3.0，粒度为100目～130目。

优选的，步骤a)中所述溶剂包括白油、十氢萘和煤油中的一种或多种。

优选的，步骤a)中所述超高分子量聚乙烯粉末和溶剂的质量比为(3～15)：(85～97)。

优选的，步骤a)中所述抗氧剂包括BHT型抗氧剂、Irgafos-168型抗氧剂和复合抗氧剂中的一种或多种。

优选的，步骤a)中所述润滑剂为硬脂酸铝。

优选的，步骤a)中所述加热的温度为100℃～125℃，时间为1h～3h。

优选的，所述步骤b)具体为：

将所述絮凝状纺丝溶液依次进行挤出、纺丝、喷丝和冷却，得到冻胶丝。

优选的，步骤c)中所述萃取过程所用的萃取剂包括103白油萃取剂、正己烷、汽油和四氢化碳中的一种或多种。

本发明提供了一种超高分子量聚乙烯多孔纤维，所述超高分子量聚乙烯多孔纤维的孔隙率为23.60％～58.99％。本发明还提供了一种超高分子量聚乙烯多孔纤维的制备方法，包括以下步骤：a)将超高分子量聚乙烯粉末、溶剂、抗氧剂和润滑剂混合，进行加热，得到絮凝状纺丝溶液；b)将所述絮凝状纺丝溶液进行纺制，得到冻胶丝；c)将所述冻胶丝依次进行一级拉伸、定长萃取和干燥、二级拉伸，得到超高分子量聚乙烯多孔纤维；所述一级拉伸的温度为20℃～30℃，应变速率为0.1s^-1～1.2s^-1，拉伸倍数为3～12；所述二级拉伸的温度为100℃～130℃，应变速率为0.1s^-1～1.5s^-1，拉伸倍数为1.5～6.0。与现有技术相比，本发明提供的超高分子量聚乙烯多孔纤维具有超高比表面积的多孔结构，吸附性能优异，实验结果表明，本发明提供的超高分子量聚乙烯多孔纤维的比表面积为5m²/g～45m²/g；同时，本发明提供的超高分子量聚乙烯多孔纤维具有高强高模量的力学性能，实验结果表明，本发明提供的超高分子量聚乙烯多孔纤维的拉伸强度为0.91GPa～1.67GPa，模量为7.21GPa～15.3GPa。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1制备的冻胶丝的示意图；

图2为本发明实施例1制备的冻胶丝卷绕后的示意图；

图3为本发明实施例1提供的冻胶丝断面形貌的扫描电镜图；

图4为本发明实施例1提供的超高分子量聚乙烯多孔纤维断面形貌的扫描电镜图；

图5为本发明实施例1提供的超高分子量聚乙烯多孔纤维表面形貌的扫描电镜图；

图6为实施例1和实施例6～16制备得到的不同拉伸倍数的产品拉伸强度随温度的变化曲线；

图7为实施例1和实施例6～16制备得到的不同拉伸倍数的产品模量随温度的变化曲线。

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。

本发明提供了一种超高分子量聚乙烯多孔纤维，所述超高分子量聚乙烯多孔纤维的孔隙率为23.60％～58.99％。

在本发明中，所述超高分子量聚乙烯多孔纤维断面具有多孔结构及适合的比表面积，从而使材料具有优良的吸附性能的同时，保持了超高分子量聚乙烯的结构规整性和致密度，其重均分子量不低于2.0×10⁶且分子量分布在3.0以内，从而使材料具有高强高模量的力学性能。在本发明中，所述超高分子量聚乙烯多孔纤维的孔隙率为23.60％～58.99％，优选为35％～50％。

本发明提供的超高分子量聚乙烯多孔纤维采用适合的制备工艺，保留了中间产物冻胶丝的多孔结构，使产品具有超高比表面积的多孔结构，吸附性能优异，同时，本发明提供的超高分子量聚乙烯多孔纤维采用重均分子量不低于2.0×10⁶、分子量分布在3.0以内且粒径分布均匀的超高分子量聚乙烯粉末为原料制备而成，具有高强高模量的力学性能，因此，非常适合应用在高分子吸附材料的基质材料，再通过功能化接枝，在主链上接枝具有选择性吸附的官能团，赋予材料在高吸附性能基础上的选择性吸附性能。

本发明还提供了一种超高分子量聚乙烯多孔纤维的制备方法，包括以下步骤：

a)将超高分子量聚乙烯粉末、溶剂、抗氧剂和润滑剂混合，进行加热，得到絮凝状纺丝溶液；

b)将所述絮凝状纺丝溶液进行纺制，得到冻胶丝；

c)将所述冻胶丝依次进行一级拉伸、定长萃取和干燥、二级拉伸，得到超高分子量聚乙烯多孔纤维；

所述一级拉伸的温度为20℃～30℃，应变速率为0.1s^-1～1.2s^-1，拉伸倍数为3～12；

所述二级拉伸的温度为100℃～130℃，应变速率为0.1s^-1～1.5s^-1，拉伸倍数为1.5～6.0。

在本发明中，将超高分子量聚乙烯粉末、溶剂、抗氧剂和润滑剂混合，进行加热，得到絮凝状纺丝溶液。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2.0×10⁶～5.5×10⁶，更优选为4.5×10⁶；所述超高分子量聚乙烯粉末的分子量分布尽可能窄，优选小于3.0；所述超高分子量聚乙烯粉末的粒度优选为100目～130目，更优选为120目。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，所述溶剂优选包括白油、十氢萘和煤油中的一种或多种，更优选为白油。本发明对所述溶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、十氢萘和煤油的市售商品即可。在本发明中，所述溶剂的作用是与超高分子量聚乙烯粉末混合形成稀溶液；所述超高分子量聚乙烯粉末和溶剂的质量比优选为(3～15)：(85～97)，更优选为5：95。

在本发明中，所述抗氧剂优选包括BHT型抗氧剂、Irgafos-168型抗氧剂和复合抗氧剂中的一种或多种，更优选为BHT型抗氧剂。本发明对所述抗氧剂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的上述BHT型抗氧剂、Irgafos-168型抗氧剂和复合抗氧剂的市售商品即可。在本发明中，所述抗氧剂的作用是防止絮凝状纺丝溶液的高温氧化；所述抗氧剂和超高分子量聚乙烯粉末的质量比优选为(0.1～0.8)：100，更优选为0.5：100。

在本发明中，所述润滑剂优选为硬脂酸铝。本发明对所述硬脂酸铝的来源没有特殊限制，目的是降低絮凝状纺丝溶液在制备过程中产生粘滞。在本发明中，所述润滑剂和超高分子量聚乙烯粉末的质量比优选为(0.1～0.8)：100，更优选为0.5：100。

在本发明中，将超高分子量聚乙烯粉末、溶剂、抗氧剂和润滑剂混合，进行加热。本发明对所述加热的设备没有特殊限制，优选为溶胀釜；在本发明中，所述加热过程优选在搅拌的条件下进行，目的是使超高分子量聚乙烯粉末、溶剂、抗氧剂和润滑剂混合均匀。在本发明中，所述加热的温度优选为100℃～125℃，更优选为120℃；所述加热的时间优选为1h～3h，更优选为2h。在本发明中，所述加热的过程具体为：

将超高分子量聚乙烯粉末、溶剂、抗氧剂和润滑剂在搅拌的条件下混合均匀，进行加热溶胀，溶胀状态为絮凝状时，控制加热温度，静置后，除去上层多余溶剂，得到絮凝状纺丝溶液。

得到絮凝状纺丝溶液后，本发明将所述絮凝状纺丝溶液进行纺制，得到冻胶丝。请参见图1～3，其中，图1为本发明实施例1制备的冻胶丝的示意图，图2为本发明实施例1制备的冻胶丝卷绕后的示意图，由图1和图2可知，本发明实施例1制备的中间产物冻胶丝轴向长度大，使最终产品也具有轴向长度大的特点；图3为本发明实施例1提供的冻胶丝断面形貌的扫描电镜图，由图3可知，本发明实施例1制备的中间产物冻胶丝断面具有多孔结构，为最终产品具有超高比表面积的多孔结构提供基础。

在本发明中，所述纺制过程优选具体为：

将所述絮凝状纺丝溶液依次进行挤出、纺丝、喷丝和冷却，得到冻胶丝。

在本发明中，将所述絮凝状纺丝溶液进行挤出。本发明对所述挤出的设备没有特殊限制，优选采用双螺旋挤出机；所述双螺旋挤出机进行挤出过程的温度优选为190℃～230℃，螺杆转速优选为200rpm～300rpm。

完成所述挤出过程后，本发明将挤出后的聚合物进行纺丝。本发明对所述纺丝的设备没有特殊限制，优选采用纺丝箱；所述纺丝箱进行纺丝的过程通过控制纺丝箱的计量泵转速与牵引辊速度实现挤出拉伸和挤出不拉伸。

完成所述纺丝过程后，本发明将纺丝后的聚合物进行喷丝和冷却。本发明优选采用喷丝板，将挤出的多股聚合物通过牵引装置进入冷却液区域，完成喷丝和冷却，得到冻胶丝。在本发明中，所述喷丝板与冷却液液面的距离优选为2cm～5cm；所述喷丝和冷却的过程优选还包括对喷丝挤出的聚合物流体喷洒表面活性剂，目的是防止挤出的多股聚合物流体再次粘接。在本发明中，所述表面活性剂优选为十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠中的一种或两种。

得到冻胶丝后，本发明将所述冻胶丝依次进行一级拉伸、定长萃取和干燥、二级拉伸，得到超高分子量聚乙烯多孔纤维。在本发明中，所述一级拉伸的温度为20℃～30℃，优选为25℃；所述一级拉伸的应变速率为0.1s^-1～1.2s^-1，优选为1.0s^-1；所述一级拉伸的拉伸倍数为3～12，优选为10。

完成所述一级拉伸后，本发明将拉伸后的冻胶丝进行定长萃取和干燥。在本发明中，所述定长萃取过程优选在超声条件下进行，目的是除去冻胶丝中大量的溶剂；所述超声时间优选为2min～5min。在本发明中，所述定长萃取过程所用的萃取剂优选包括103白油萃取剂、正己烷、汽油和四氢化碳中的一种或多种，更优选为103白油萃取剂。在本发明中，将定长萃取后的纤维进行干燥。本发明对所述干燥的方法没有特殊限制，目的是能够使萃取剂挥发。

完成所述定长萃取和干燥过程后，本发明将得到的多孔纤维进行二级拉伸。在本发明中，所述二级拉伸的温度为100℃～130℃，优选为110℃～120℃；所述二级拉伸的应变速率为0.1s^-1～1.5s^-1，优选为1.0s^-1；所述二级拉伸的拉伸倍数为1.5～6.0，优选为3～5。本发明通过控制拉伸条件，选择适合的拉伸温度、应变速率和拉伸倍数，实现了控制产品保留冻胶丝多孔结构的同时，保证产品具有较高的拉伸强度和模量。

本发明提供了一种超高分子量聚乙烯多孔纤维，所述超高分子量聚乙烯多孔纤维的孔隙率为23.60％～58.99％。本发明还提供了一种超高分子量聚乙烯多孔纤维的制备方法，包括以下步骤：a)将超高分子量聚乙烯粉末、溶剂、抗氧剂和润滑剂混合，进行加热，得到絮凝状纺丝溶液；b)将所述絮凝状纺丝溶液进行纺制，得到冻胶丝；c)将所述冻胶丝依次进行一级拉伸、定长萃取和干燥、二级拉伸，得到超高分子量聚乙烯多孔纤维；所述一级拉伸的温度为20℃～30℃，应变速率为0.1s^-1～1.2s^-1，拉伸倍数为3～12；所述二级拉伸的温度为100℃～130℃，应变速率为0.1s^-1～1.5s^-1，拉伸倍数为1.5～6.0。与现有技术相比，本发明提供的超高分子量聚乙烯多孔纤维具有超高比表面积的多孔结构，吸附性能优异，实验结果表明，本发明提供的超高分子量聚乙烯多孔纤维的比表面积为5m²/g～45m²/g；同时，本发明提供的超高分子量聚乙烯多孔纤维具有高强高模量的力学性能，实验结果表明，本发明提供的超高分子量聚乙烯多孔纤维的拉伸强度为0.91GPa～1.67GPa，模量为7.21GPa～15.3GPa。

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Tecona提供；所用白油由上虞市正源油品化工有限公司提供；所用BHT型抗氧剂由阿拉丁试剂有限公司提供；所用硬质酸铝由阿拉丁试剂有限公司提供；所用十二烷基硫酸钠由阿拉丁试剂有限公司提供；所用103白油萃取剂由上海希勒化学有限公司提供。

实施例1

(1)将0.395kg重均分子量为4.5×10⁶，分子量分布在3.0以内，粒度为120目的超高分子量聚乙烯粉末、7.5kg白油、1.97gBHT型抗氧剂和1.97g硬脂酸铝混合均匀，在溶胀釜内120℃条件下加热搅拌2h，至聚合物混料加热溶胀状态为絮凝状，控制加热温度，静置后，除去上层多余白油，得到絮凝状纺丝溶液；

(2)将絮凝状纺丝溶液经双螺杆挤出机在200℃、螺杆转速为250rpm条件下挤出，再经纺丝箱纺丝，由喷丝板挤出，得到多股聚合物通过牵引装置，在喷洒十二烷基硫酸钠后进入冷却液区域，进行冷却，得到冻胶丝。

(3)将冻胶丝在25℃、拉伸倍数为10、应变速率为1.0s^-1的条件下进行一级拉伸，再采用103白油萃取剂在超声条件下萃取4min，干燥，最后在120℃、拉伸倍数为3、应变速率为1.0s^-1的条件下进行二级拉伸，得到超高分子量聚乙烯多孔纤维。

对实施例1提供的超高分子量聚乙烯多孔纤维进行扫描电镜表征。请参见图4和图5，其中，图4为本发明实施例1提供的超高分子量聚乙烯多孔纤维断面形貌的扫描电镜图，由图4可知，本发明实施例1提供的超高分子量聚乙烯多孔纤维断面具有多孔结构，大大提高了纤维的比表面积，从而使材料具有优良的吸附性能。图5为本发明实施例1提供的超高分子量聚乙烯多孔纤维表面形貌的扫描电镜图，由图5可知，本发明实施例1提供的超高分子量聚乙烯多孔纤维结构规整，致密度高，从而使材料具有高强高模量的力学性能。

对本发明实施例1制备得到的超高分子量聚乙烯多孔纤维进行孔隙率测试，孔隙率测定实验方法为：首先称量纤维干重m₁，在锥形瓶中倒入适量二甲苯溶剂，并将纤维浸没于二甲苯溶剂中，然后抽真空使溶剂充分进入纤维孔洞，此时有大量气泡从溶剂中溢出，至溶剂中不再有气泡溢出说明纤维内的孔洞已完全被溶剂填充，然后迅速取出纤维，用蘸有二甲苯溶剂的滤纸轻轻吸附纤维表面的残留溶剂，再迅速称量纤维重量m₂。根据公式(I)可得纤维孔隙率。其中ρ_X和ρ_P分别为二甲苯溶剂和聚乙烯的密度。

实验结果表明，本发明实施例1制备得到的超高分子量聚乙烯多孔纤维断的孔隙率为58.99％，比表面积为45m²/g。

实施例2

本发明按照实施例1所述的技术方案制备得到超高分子量聚乙烯多孔纤维，区别在于，本实施例所用的超高分子量聚乙烯粉末重均分子量为2.0×10⁶。

本发明实施例2制备得到的超高分子量聚乙烯多孔纤维的孔隙率为25％，比表面积为5m²/g。

实施例3

本发明按照实施例1所述的技术方案制备得到超高分子量聚乙烯多孔纤维，区别在于，本实施例所用的超高分子量聚乙烯粉末重均分子量为5.5×10⁶。

本发明实施例3制备得到的超高分子量聚乙烯多孔纤维的孔隙率为55％。

实施例4

本发明按照实施例1所述的技术方案制备得到超高分子量聚乙烯多孔纤维，区别在于，本实施例所用的超高分子量聚乙烯粉末的粒度为100目。

本发明实施例4制备得到的超高分子量聚乙烯多孔纤维的孔隙率为30％。

实施例5

本发明按照实施例1所述的技术方案制备得到超高分子量聚乙烯多孔纤维，区别在于，本实施例所用的超高分子量聚乙烯粉末的粒度为130目。

本发明实施例5制备得到的超高分子量聚乙烯多孔纤维的孔隙率为50％。

实施例6

本发明按照实施例1所述的技术方案制备得到超高分子量聚乙烯多孔纤维，区别在于，本实施例在100℃、拉伸倍数为1.5、应变速率为1.0s^-1的条件下进行二级拉伸。

实施例7

本发明按照实施例1所述的技术方案制备得到超高分子量聚乙烯多孔纤维，区别在于，本实施例在110℃、拉伸倍数为1.5、应变速率为1.0s^-1的条件下进行二级拉伸。

实施例8

本发明按照实施例1所述的技术方案制备得到超高分子量聚乙烯多孔纤维，区别在于，本实施例在120℃、拉伸倍数为1.5、应变速率为1.0s^-1的条件下进行二级拉伸。

实施例9

本发明按照实施例1所述的技术方案制备得到超高分子量聚乙烯多孔纤维，区别在于，本实施例在130℃、拉伸倍数为1.5、应变速率为1.0s^-1的条件下进行二级拉伸。

实施例10

本发明按照实施例1所述的技术方案制备得到超高分子量聚乙烯多孔纤维，区别在于，本实施例在100℃、拉伸倍数为3.0、应变速率为1.0s^-1的条件下进行二级拉伸。

实施例11

本发明按照实施例1所述的技术方案制备得到超高分子量聚乙烯多孔纤维，区别在于，本实施例在110℃、拉伸倍数为3.0、应变速率为1.0s^-1的条件下进行二级拉伸。

实施例12

本发明按照实施例1所述的技术方案制备得到超高分子量聚乙烯多孔纤维，区别在于，本实施例在130℃、拉伸倍数为3.0、应变速率为1.0s^-1的条件下进行二级拉伸。

实施例13

本发明按照实施例1所述的技术方案制备得到超高分子量聚乙烯多孔纤维，区别在于，本实施例在100℃、拉伸倍数为6.0、应变速率为1.0s^-1的条件下进行二级拉伸。

实施例14

本发明按照实施例1所述的技术方案制备得到超高分子量聚乙烯多孔纤维，区别在于，本实施例在110℃、拉伸倍数为6.0、应变速率为1.0s^-1的条件下进行二级拉伸。

实施例15

本发明按照实施例1所述的技术方案制备得到超高分子量聚乙烯多孔纤维，区别在于，本实施例在120℃、拉伸倍数为6.0、应变速率为1.0s^-1的条件下进行二级拉伸。

实施例16

本发明按照实施例1所述的技术方案制备得到超高分子量聚乙烯多孔纤维，区别在于，本实施例在130℃、拉伸倍数为6.0、应变速率为1.0s^-1的条件下进行二级拉伸。

对上述实施例1和实施例6～16制备得到的超高分子量聚乙烯多孔纤维进行拉伸强度和模量测试，测试方法为：将一束纤维两端固定在拉伸测试装置的夹具上，纤维拉伸初始长度为4mm，拉伸速度为50μm/min，均匀拉伸纤维直至纤维断裂。实验结果如图6～7所示。其中，图6为实施例1和实施例6～16制备得到的不同拉伸倍数的产品拉伸强度随温度的变化曲线，其中，A为二级拉伸倍数为1.5的产品，B为二级拉伸倍数为3.0的产品，C为二级拉伸倍数为6.0的产品。图7为实施例1和实施例6～16制备得到的不同拉伸倍数的产品模量随温度的变化曲线，其中，A为二级拉伸倍数为1.5的产品，B为二级拉伸倍数为3.0的产品，C为二级拉伸倍数为6.0的产品。由图6～7可知，本发明提供超高分子量聚乙烯多孔纤维具有高强高模量的力学性能。

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。

Claims (7)

1.一种超高分子量聚乙烯多孔纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

a)将超高分子量聚乙烯粉末、溶剂、抗氧剂和润滑剂混合，进行加热，得到絮凝状纺丝溶液；所述超高分子量聚乙烯粉末的重均分子量为2.0×10⁶～5.5×10⁶，分子量分布＜3.0，粒度为100目～130目；

所述超高分子量聚乙烯粉末和溶剂的质量比为(3～15)：(85～97)；

b)将所述絮凝状纺丝溶液进行纺制，得到冻胶丝；

c)将所述冻胶丝依次进行一级拉伸、定长萃取和干燥、二级拉伸，得到超高分子量聚乙烯多孔纤维；

所述一级拉伸的温度为20℃～30℃，应变速率为0.1s^-1～1.2s^-1，拉伸倍数为3～12；

所述二级拉伸的温度为100℃～130℃，应变速率为0.1s^-1～1.5s^-1，拉伸倍数为1.5～6.0。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中所述溶剂包括白油、十氢萘和煤油中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中所述抗氧剂包括BHT型抗氧剂、Irgafos-168型抗氧剂和复合抗氧剂中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中所述润滑剂为硬脂酸铝。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中所述加热的温度为100℃～125℃，时间为1h～3h。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤b)具体为：

将所述絮凝状纺丝溶液依次进行挤出、纺丝、喷丝和冷却，得到冻胶丝。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤c)中所述萃取过程所用的萃取剂包括103白油萃取剂、正己烷、汽油和四氢化碳中的一种或多种。