CN116288800B - 一种提高聚丙烯单丝耐磨性的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高聚丙烯单丝耐磨性的方法，包括：硅氧烷接枝改性聚丙烯母粒的制备、纳米粒子的表面改性、纳米粒子改性聚丙烯母粒的制备、高强耐磨聚丙烯皮芯丝的制备。本发明采用分段式喂入，首先将PP和带有不饱和基团的化合物从主料口加入双螺杆挤出机，然后再通过注色机将引发剂从侧喂料口加入，避免了螺杆料筒内由于反应时间过长而发生过度降解反应，提高了接枝反应效果；除此之外，本发明采用皮芯复合的方法，保证了聚丙烯单丝在不损伤原有力学性能的基础上，还提高了聚丙烯单丝的耐磨性。
Description
技术领域
本发明涉及一种提高聚丙烯单丝耐磨性的方法。
背景技术
聚丙烯(PP)由于结构规整，结晶度高，具有优越的力学性能和较好的耐热性，化学稳定性也好，除浓硫酸、浓硝酸外，对其它的化学试剂都比较稳定，而且聚丙烯来源丰富，价格低廉，也容易加工成型，是一种产量大、应用广泛的高分子材料。但是，PP也存在很多不足，比较典型的有：容易原纤化，对于后道的织造及最终使用产生了很大的不利影响，如：损坏了纤维本身的物理机械性能、影响了织物的外观、织造过程中由于纤维的原纤化而产生的粉末也会造成粉尘危害。因此，需要改善PP的原纤化。
常规改善原纤化的方法就是交联化处理，聚丙烯由于本身呈非极性，与酸性和碱性反应物的化学反应性相对较差。然而，聚合物对氧化和光化学反应很敏感，主要通过自由基机制进行。所以可以采用氧化或光化学反应对PP进行接枝改性。目前研究的较多的是氧化反应，采用带有不饱和基团的化合物、过氧化氧化物和聚丙烯一起进行熔融共混接枝反应，该接枝反应，反应效率低。
专利号CN113265788A，专利名称为《一种莱赛尔交联纤维的制备方法及装置》中介绍了莱赛尔纤维改善原纤化的方法，专利中采用的方法如下：将交联剂溶液和催化剂溶液混合后形成的交联液立即喷淋在纤维丝带上，然后将喷淋后的纤维丝带进行固化处理，得到莱赛尔交联纤维。
在《苯乙烯存在下马来酸酐熔融接枝聚丙烯的研究》这一论文中介绍了苯乙烯(St)存在下马来酸酐(MAH)熔融接枝聚丙烯(PP)的过程。具体方法是：将一定量的PP、MAH、DCP、St预先混合均匀，然后加入到已经预热的哈克流变仪或双螺杆挤出机中进行熔融接枝反应。将制备的样品置于二甲苯中，加热搅拌使之完全溶解，然后将溶液倒入丙酮中沉降一夜，过滤后真空干燥24h(干燥温度90℃)，除去样品中未接枝的MAH、St及其均聚物和共聚物，得到纯化的接枝物。研究结果显示：当过氧化物DCP含量增加，MAH的接枝率先增加后减小，熔体流动速率(MFR)一直增加；随反应时间的增加，MAH的接枝率与MFR都先增加后减小；温度过高，MAH的接枝率降低，PP热降解较严重；螺杆转速较低时，MAH的接枝率较低，螺杆转速较高时，PP降解增加。
专利号CN112830997B，专利名称为《一种接枝改性聚丙烯的制备方法》中介绍了一种接枝改性聚丙烯的制备方法，包括以下步骤：将聚丙烯进行等离子体处理，抽真空后，分别通入氩气、氨气进行处理；将处理后的聚丙烯浸泡在将接枝单体溶液中，水浴5-10h，水浴温度为60-80℃；再进行紫外辐照处理，辐照波长在300nm以下，处理时间为10-20min；用去离子水冲洗，去除杂质后，在真空下干燥3-5h，得到接枝改性聚丙烯。聚丙烯在氩气和氨气等离子体处理后，能够在聚丙烯表面产生大量的活性基团，包括羧基、羟基、羰基和氨基，为接枝改性提供反应活性位点；将等离子处理后的聚丙烯浸泡在接枝单体溶液，部分接枝单体与基团反应，使得接枝单体接枝在聚丙烯上；再经过紫外辐照，能够提高接枝单体的接枝率，解决传统方法接枝率低的问题。本专利中为了在聚丙烯表面产生活性基团，采用了等离子体先在聚丙烯表面进行刻蚀处理。等离子体由于价格昂贵，对于大货生产聚丙烯纤维而言，成本较高，而且产品产率也比较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种既有效提高聚丙烯单丝的耐磨性，又保证了聚丙烯单丝具备较高的力学性能的提高聚丙烯单丝耐磨性的方法。
本发明的技术解决方案是：
一种提高聚丙烯单丝耐磨性的方法，其特征是：包括下列步骤：
(一)硅氧烷接枝改性聚丙烯母粒的制备
将一定量的聚丙烯切片和带有不饱和基团的有机硅烷化合物一起从主喂料口加入双螺杆挤出机中，然后再用注色机在侧喂料口加入引发剂过氧化物，进行接枝反应；这样缩短了接枝反应时间，避免早期过度交联而产生更多的凝胶粒子，从而得到硅氧烷接枝改性聚丙烯母粒，记为A；
(二)纳米粒子的表面改性
纳米粒子-无水乙醇悬浮液的配制：纳米粒子的添加量为0.08％，无水乙醇为分析纯，用氢氧化钠调节溶液的pH碱性，pH值为7-8，搅拌混合均匀；所述纳米粒子为纳米二氧化钛或纳米二氧化硅或纳米碳酸钙或纳米蒙脱土；
将硅烷偶联剂缓缓滴入纳米粒子-无水乙醇悬浮液，制得表面改性过的纳米粒子溶液；反应釜的温度设置为80-90℃，搅拌混合均匀；
然后将该改性纳米粒子溶液在真空状态下抽滤，得到滤饼，再用分析纯无水乙醇离心分离洗涤，得到洗涤后的滤饼，研钵粉碎，再干燥，得到改性纳米粒子，记为B；
(三)纳米粒子改性聚丙烯母粒的制备
将改性纳米粒子B、相容剂马来酸酐接枝聚丙烯和聚丙烯切片加入双螺杆挤出机中熔融共混造粒，得到改性聚丙烯母粒C；
(四)高强耐磨聚丙烯皮芯丝的制备
将硅氧烷接枝改性聚丙烯母粒A作为皮层、改性聚丙烯母粒C作为芯层，分别加入皮芯型单螺杆挤出机中，熔融并计量挤出，皮层占比为25-55％，通过液体冷却、热水烘箱、热风烘箱、拉伸、定型。
步骤(一)中聚丙烯切片与不饱和基团的有机硅烷化合物的摩尔比为3:1，不饱和基团为环氧基团或乙烯基，过氧化化合物的添加量为0.05-0.2％，接枝反应时间为10-20s，过氧化物为过氧化二异丙苯DCP或过氧化苯甲酰BPO。
步骤(二)中硅烷偶联剂的添加量为5％，硅烷偶联剂为KH550或KH560或KH570。
步骤(三)中改性纳米粒子的添加量为0.5-2.0％，马来酸酐接枝聚丙烯的添加量为5-10％。
步骤(四)中通过液体冷却，冷却温度为25℃，热水烘箱，温度为85℃，热风烘箱温度为100℃，拉伸倍率为5-10倍，采用两段拉伸，一段拉伸占比为85％，松弛定型，拉伸速度为50m/min。
本发明采用分段式喂入，首先将PP和带有不饱和基团的化合物从主料口加入双螺杆挤出机，然后再通过注色机将引发剂从侧喂料口加入，避免了螺杆料筒内由于反应时间过长而发生过度降解反应，提高了接枝反应效果；除此之外，本发明采用皮芯复合的方法，保证了聚丙烯单丝在不损伤原有力学性能的基础上，还提高了聚丙烯单丝的耐磨性。
本发明首先采用了带有不饱和基团的化合物、引发剂与聚丙烯分段喂入双螺杆挤出机中进行熔融共混，发生接枝反应，采用分段式喂入法，可以通过控制接枝反应时间，来避免产生过度的降解，纤维中的不饱和基团的化合物A会被激发生成活性自由基，而聚丙烯纤维的叔碳基团上的氢键也会发生断裂，生成活性自由基，两者产生了交联反应，降低了聚丙烯纤维的取向度和结晶度，从而改善了聚丙烯纤维的原纤化程度，最终提高了聚丙烯单丝的耐磨性，然后将该改性过的聚丙烯母粒作为皮层，纳米粒子增强改性过的聚丙烯母粒作为芯层，再熔融挤出，冷却拉伸成丝，制成皮芯复合丝，既提高了聚丙烯单丝的耐磨性，又保证了聚丙烯单丝具备较高的力学性能。
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
具体实施方式
实施例一
步骤一 纳米粒子的表面改性
将一定量的聚丙烯切片和带有不饱和基团的有机硅烷化合物一起从主喂料口加入双螺杆挤出机中，然后再用注色机在侧喂料口加入引发剂过氧化物这样缩短了接枝反应时间，避免早期过度交联而产生更多的凝胶粒子，从而得到硅氧烷接枝改性聚丙烯母粒，记为A。
聚丙烯粉末与不饱和基团的有机硅烷化合物的摩尔比为3:1，其中不饱和基团有环氧基团或乙烯基等，过氧化化合物的添加量为0.05％，接枝反应时间为10s，过氧化物为过氧化二异丙苯DCP；
步骤二 纳米粒子的表面改性
纳米粒子-无水乙醇悬浮液的配制，纳米粒子的添加量为0.08％，无水乙醇为分析纯，用氢氧化钠调节溶液的pH碱性，pH值为7，搅拌混合均匀；
将硅烷偶联剂缓缓滴入纳米粒子-无水乙醇的悬浮液，制得表面改性过的纳米粒子溶液，反应釜的温度设置为80℃，搅拌混合均匀，硅烷偶联剂的添加量为5％，硅烷偶联剂的种类有KH550；
然后将该改性纳米粒子溶液在真空状态下抽滤，得到滤饼，再用分析纯无水乙醇离心分离洗涤，得到洗涤后的滤饼，研钵粉碎，再干燥，得到改性纳米粒子，记为B。
步骤三 纳米粒子改性聚丙烯母粒的制备
将改性纳米粒子、相容剂马来酸酐接枝聚丙烯和聚丙烯切片加入双螺杆挤出机中熔融共混造粒，得到改性聚丙烯母粒C，其中改性纳米粒子的添加量为为0.5％，马来酸酐接枝聚丙烯的添加量为5％。
步骤四 高强耐磨聚丙烯皮芯丝的制备
将聚丙烯母粒A作为皮层、聚丙烯母粒C作为芯层，分别加入皮芯型单螺杆挤出机中，熔融并计量挤出，皮层占比为25％，通过液体冷却，冷却温度为25℃，热水烘箱，温度为85℃，热风烘箱温度为100℃，拉伸倍率为5倍，采用两段拉伸，一段拉伸占比为85％，松弛定型，拉伸速度为50m/min。
实施例二
步骤一 纳米粒子的表面改性
将一定量的聚丙烯切片和带有不饱和基团的有机硅烷化合物一起从主喂料口加入双螺杆挤出机中，然后再用注色机在侧喂料口加入引发剂过氧化物这样缩短了接枝反应时间，避免早期过度交联而产生更多的凝胶粒子，从而得到硅氧烷接枝改性聚丙烯母粒，记为A。
聚丙烯粉末与不饱和基团的有机硅烷化合物的摩尔比为3:1，其中不饱和基团有环氧基团或乙烯基等，过氧化化合物的添加量为0.1％，接枝反应时间为10s，过氧化物为过氧化苯甲酰BPO；
步骤二 纳米粒子的表面改性
纳米粒子-无水乙醇悬浮液的配制，纳米粒子的添加量为0.08％，无水乙醇为分析纯，用氢氧化钠调节溶液的pH碱性，pH值为8，搅拌混合均匀；
将硅烷偶联剂缓缓滴入纳米粒子-无水乙醇的悬浮液，制得表面改性过的纳米粒子溶液，反应釜的温度设置为90℃，搅拌混合均匀，硅烷偶联剂的添加量为5％，硅烷偶联剂为KH560；
然后将该改性纳米粒子溶液在真空状态下抽滤，得到滤饼，再用分析纯无水乙醇离心分离洗涤，得到洗涤后的滤饼，研钵粉碎，再干燥，得到改性纳米粒子，记为B。
步骤三 纳米粒子改性聚丙烯母粒的制备
将改性纳米粒子、相容剂马来酸酐接枝聚丙烯和聚丙烯切片加入双螺杆挤出机中熔融共混造粒，得到改性聚丙烯母粒C，其中改性纳米粒子的添加量为为0.5％，马来酸酐接枝聚丙烯的添加量为5％。
步骤四 高强耐磨聚丙烯皮芯丝的制备
将聚丙烯母粒A作为皮层、聚丙烯母粒C作为芯层，分别加入皮芯型单螺杆挤出机中，熔融并计量挤出，皮层占比为25％，通过液体冷却，冷却温度为25℃，热水烘箱，温度为85℃，热风烘箱温度为100℃，拉伸倍率为5倍，采用两段拉伸，一段拉伸占比为85％，松弛定型，拉伸速度为50m/min。
实施例三
步骤一 纳米粒子的表面改性
将一定量的聚丙烯切片和带有不饱和基团的有机硅烷化合物一起从主喂料口加入双螺杆挤出机中，然后再用注色机在侧喂料口加入引发剂过氧化物这样缩短了接枝反应时间，避免早期过度交联而产生更多的凝胶粒子，从而得到硅氧烷接枝改性聚丙烯母粒，记为A。
聚丙烯粉末与不饱和基团的有机硅烷化合物的摩尔比为3:1，其中不饱和基团有环氧基团或乙烯基等，过氧化化合物的添加量为0.2％，接枝反应时间为10s，过氧化物的种类有过氧化二异丙苯DCP或过氧化苯甲酰BPO
步骤二 纳米粒子的表面改性
纳米粒子-无水乙醇悬浮液的配制，纳米粒子的添加量为0.08％，无水乙醇为分析纯，用氢氧化钠调节溶液的pH碱性，pH值为7.5，搅拌混合均匀；
将硅烷偶联剂缓缓滴入纳米粒子-无水乙醇的悬浮液，制得表面改性过的纳米粒子溶液，反应釜的温度设置为85℃，搅拌混合均匀，硅烷偶联剂的添加量为5％，硅烷偶联剂为KH570；
然后将该改性纳米粒子溶液在真空状态下抽滤，得到滤饼，再用分析纯无水乙醇离心分离洗涤，得到洗涤后的滤饼，研钵粉碎，再干燥，得到改性纳米粒子，记为B。
步骤三 纳米粒子改性聚丙烯母粒的制备
将改性纳米粒子、相容剂马来酸酐接枝聚丙烯和聚丙烯切片加入双螺杆挤出机中熔融共混造粒，得到改性聚丙烯母粒C，其中改性纳米粒子的添加量为为0.5％，马来酸酐接枝聚丙烯的添加量为5％。
步骤四 高强耐磨聚丙烯皮芯丝的制备
将聚丙烯母粒A作为皮层、聚丙烯母粒C作为芯层，分别加入皮芯型单螺杆挤出机中，熔融并计量挤出，皮层占比为25％，通过液体冷却，冷却温度为25℃，热水烘箱，温度为85℃，热风烘箱温度为100℃，拉伸倍率为5倍，采用两段拉伸，一段拉伸占比为85％，松弛定型，拉伸速度为50m/min。
实施例四
步骤一 纳米粒子的表面改性
将一定量的聚丙烯切片和带有不饱和基团的有机硅烷化合物一起从主喂料口加入双螺杆挤出机中，然后再用注色机在侧喂料口加入引发剂过氧化物这样缩短了接枝反应时间，避免早期过度交联而产生更多的凝胶粒子，从而得到硅氧烷接枝改性聚丙烯母粒，记为A。
聚丙烯粉末与不饱和基团的有机硅烷化合物的摩尔比为3:1，其中不饱和基团有环氧基团或乙烯基等，过氧化化合物的添加量为0.1％，接枝反应时间为15s，过氧化物为过氧化二异丙苯DCP；
步骤二 纳米粒子的表面改性
纳米粒子-无水乙醇悬浮液的配制，纳米粒子的添加量为0.08％，无水乙醇为分析纯，用氢氧化钠调节溶液的pH碱性，pH值为7，搅拌混合均匀；
将硅烷偶联剂缓缓滴入纳米粒子-无水乙醇的悬浮液，制得表面改性过的纳米粒子溶液，反应釜的温度设置为80-90℃，搅拌混合均匀，硅烷偶联剂的添加量为5％，硅烷偶联剂为KH550；
然后将该改性纳米粒子溶液在真空状态下抽滤，得到滤饼，再用分析纯无水乙醇离心分离洗涤，得到洗涤后的滤饼，研钵粉碎，再干燥，得到改性纳米粒子，记为B。
步骤三 纳米粒子改性聚丙烯母粒的制备
将改性纳米粒子、相容剂马来酸酐接枝聚丙烯和聚丙烯切片加入双螺杆挤出机中熔融共混造粒，得到改性聚丙烯母粒C，其中改性纳米粒子的添加量为为0.5％，马来酸酐接枝聚丙烯的添加量为5％。
步骤四 高强耐磨聚丙烯皮芯丝的制备
将聚丙烯母粒A作为皮层、聚丙烯母粒C作为芯层，分别加入皮芯型单螺杆挤出机中，熔融并计量挤出，皮层占比为25％，通过液体冷却，冷却温度为25℃，热水烘箱，温度为85℃，热风烘箱温度为100℃，拉伸倍率为5倍，采用两段拉伸，一段拉伸占比为85％，松弛定型，拉伸速度为50m/min。
实施例五
步骤一 纳米粒子的表面改性
将一定量的聚丙烯切片和带有不饱和基团的有机硅烷化合物一起从主喂料口加入双螺杆挤出机中，然后再用注色机在侧喂料口加入引发剂过氧化物这样缩短了接枝反应时间，避免早期过度交联而产生更多的凝胶粒子，从而得到硅氧烷接枝改性聚丙烯母粒，记为A。
聚丙烯粉末与不饱和基团的有机硅烷化合物的摩尔比为3:1，其中不饱和基团有环氧基团或乙烯基等，过氧化化合物的添加量为0.1％，接枝反应时间为20s，过氧化物为过氧化苯甲酰BPO
步骤二 纳米粒子的表面改性
纳米粒子-无水乙醇悬浮液的配制，纳米粒子的添加量为0.08％，无水乙醇为分析纯，用氢氧化钠调节溶液的pH碱性，pH值为8，搅拌混合均匀；
将硅烷偶联剂缓缓滴入纳米粒子-无水乙醇的悬浮液，制得表面改性过的纳米粒子溶液，反应釜的温度设置为90℃，搅拌混合均匀，硅烷偶联剂的添加量为5％，硅烷偶联剂为KH560；
然后将该改性纳米粒子溶液在真空状态下抽滤，得到滤饼，再用分析纯无水乙醇离心分离洗涤，得到洗涤后的滤饼，研钵粉碎，再干燥，得到改性纳米粒子，记为B。
步骤三 纳米粒子改性聚丙烯母粒的制备
将改性纳米粒子、相容剂马来酸酐接枝聚丙烯和聚丙烯切片加入双螺杆挤出机中熔融共混造粒，得到改性聚丙烯母粒C，其中改性纳米粒子的添加量为为0.5％，马来酸酐接枝聚丙烯的添加量为5％。
步骤四 高强耐磨聚丙烯皮芯丝的制备
将聚丙烯母粒A作为皮层、聚丙烯母粒C作为芯层，分别加入皮芯型单螺杆挤出机中，熔融并计量挤出，皮层占比为25％，通过液体冷却，冷却温度为25℃，热水烘箱，温度为85℃，热风烘箱温度为100℃，拉伸倍率为5倍，采用两段拉伸，一段拉伸占比为85％，松弛定型，拉伸速度为50m/min。
实施例六
步骤一 纳米粒子的表面改性
将一定量的聚丙烯切片和带有不饱和基团的有机硅烷化合物一起从主喂料口加入双螺杆挤出机中，然后再用注色机在侧喂料口加入引发剂过氧化物这样缩短了接枝反应时间，避免早期过度交联而产生更多的凝胶粒子，从而得到硅氧烷接枝改性聚丙烯母粒，记为A。
聚丙烯粉末与不饱和基团的有机硅烷化合物的摩尔比为3:1，其中不饱和基团有环氧基团或乙烯基等，过氧化化合物的添加量为0.1％，接枝反应时间为10s，过氧化物的种类为过氧化苯甲酰BPO
步骤二 纳米粒子的表面改性
纳米粒子-无水乙醇悬浮液的配制，纳米粒子的添加量为0.08％，无水乙醇为分析纯，用氢氧化钠调节溶液的pH碱性，pH值为7.5，搅拌混合均匀；
将硅烷偶联剂缓缓滴入纳米粒子-无水乙醇的悬浮液，制得表面改性过的纳米粒子溶液，反应釜的温度设置为85℃，搅拌混合均匀，硅烷偶联剂的添加量为5％，硅烷偶联剂为KH570；
然后将该改性纳米粒子溶液在真空状态下抽滤，得到滤饼，再用分析纯无水乙醇离心分离洗涤，得到洗涤后的滤饼，研钵粉碎，再干燥，得到改性纳米粒子，记为B。
步骤三 纳米粒子改性聚丙烯母粒的制备
将改性纳米粒子、相容剂马来酸酐接枝聚丙烯和聚丙烯切片加入双螺杆挤出机中熔融共混造粒，得到改性聚丙烯母粒C，其中改性纳米粒子的添加量为为1.5％，马来酸酐接枝聚丙烯的添加量为5％。
步骤四 高强耐磨聚丙烯皮芯丝的制备
将聚丙烯母粒A作为皮层、聚丙烯母粒C作为芯层，分别加入皮芯型单螺杆挤出机中，熔融并计量挤出，皮层占比为25％，通过液体冷却，冷却温度为25℃，热水烘箱，温度为85℃，热风烘箱温度为100℃，拉伸倍率为5倍，采用两段拉伸，一段拉伸占比为85％，松弛定型，拉伸速度为50m/min。
实施例七
步骤一 纳米粒子的表面改性
将一定量的聚丙烯切片和带有不饱和基团的有机硅烷化合物一起从主喂料口加入双螺杆挤出机中，然后再用注色机在侧喂料口加入引发剂过氧化物这样缩短了接枝反应时间，避免早期过度交联而产生更多的凝胶粒子，从而得到硅氧烷接枝改性聚丙烯母粒，记为A。
聚丙烯粉末与不饱和基团的有机硅烷化合物的摩尔比为3:1，其中不饱和基团有环氧基团或乙烯基等，过氧化化合物的添加量为0.1％，接枝反应时间为10s，过氧化物为过氧化二异丙苯DCP；
步骤二 纳米粒子的表面改性
纳米粒子-无水乙醇悬浮液的配制，纳米粒子的添加量为0.08％，无水乙醇为分析纯，用氢氧化钠调节溶液的pH碱性，pH值为7，搅拌混合均匀；
将硅烷偶联剂缓缓滴入纳米粒子-无水乙醇的悬浮液，制得表面改性过的纳米粒子溶液，反应釜的温度设置为80-90℃，搅拌混合均匀，硅烷偶联剂的添加量为5％，硅烷偶联剂为KH550；
然后将该改性纳米粒子溶液在真空状态下抽滤，得到滤饼，再用分析纯无水乙醇离心分离洗涤，得到洗涤后的滤饼，研钵粉碎，再干燥，得到改性纳米粒子，记为B。
步骤三 纳米粒子改性聚丙烯母粒的制备
将改性纳米粒子、相容剂马来酸酐接枝聚丙烯和聚丙烯切片加入双螺杆挤出机中熔融共混造粒，得到改性聚丙烯母粒C，其中改性纳米粒子的添加量为为2％，马来酸酐接枝聚丙烯的添加量为5％。
步骤四 高强耐磨聚丙烯皮芯丝的制备
将聚丙烯母粒A作为皮层、聚丙烯母粒C作为芯层，分别加入皮芯型单螺杆挤出机中，熔融并计量挤出，皮层占比为25％，通过液体冷却，冷却温度为25℃，热水烘箱，温度为85℃，热风烘箱温度为100℃，拉伸倍率为5倍，采用两段拉伸，一段拉伸占比为85％，松弛定型，拉伸速度为50m/min。
实施例八
步骤一 纳米粒子的表面改性
将一定量的聚丙烯切片和带有不饱和基团的有机硅烷化合物一起从主喂料口加入双螺杆挤出机中，然后再用注色机在侧喂料口加入引发剂过氧化物这样缩短了接枝反应时间，避免早期过度交联而产生更多的凝胶粒子，从而得到硅氧烷接枝改性聚丙烯母粒，记为A。
聚丙烯粉末与不饱和基团的有机硅烷化合物的摩尔比为3:1，其中不饱和基团有环氧基团或乙烯基等，过氧化化合物的添加量为0.1％，接枝反应时间为10s，过氧化物为过氧化苯甲酰BPO
步骤二 纳米粒子的表面改性
纳米粒子-无水乙醇悬浮液的配制，纳米粒子的添加量为0.08％，无水乙醇为分析纯，用氢氧化钠调节溶液的pH碱性，pH值为8，搅拌混合均匀；
将硅烷偶联剂缓缓滴入纳米粒子-无水乙醇的悬浮液，制得表面改性过的纳米粒子溶液，反应釜的温度设置为80℃，搅拌混合均匀，硅烷偶联剂的添加量为5％，硅烷偶联剂为KH550；
然后将该改性纳米粒子溶液在真空状态下抽滤，得到滤饼，再用分析纯无水乙醇离心分离洗涤，得到洗涤后的滤饼，研钵粉碎，再干燥，得到改性纳米粒子，记为B。
步骤三 纳米粒子改性聚丙烯母粒的制备
将改性纳米粒子、相容剂马来酸酐接枝聚丙烯和聚丙烯切片加入双螺杆挤出机中熔融共混造粒，得到改性聚丙烯母粒C，其中改性纳米粒子的添加量为为1.5％，马来酸酐接枝聚丙烯的添加量为7％。
步骤四 高强耐磨聚丙烯皮芯丝的制备
将聚丙烯母粒A作为皮层、聚丙烯母粒C作为芯层，分别加入皮芯型单螺杆挤出机中，熔融并计量挤出，皮层占比为25％，通过液体冷却，冷却温度为25℃，热水烘箱，温度为85℃，热风烘箱温度为100℃，拉伸倍率为5倍，采用两段拉伸，一段拉伸占比为85％，松弛定型，拉伸速度为50m/min。
实施例九
步骤一 纳米粒子的表面改性
将一定量的聚丙烯切片和带有不饱和基团的有机硅烷化合物一起从主喂料口加入双螺杆挤出机中，然后再用注色机在侧喂料口加入引发剂过氧化物这样缩短了接枝反应时间，避免早期过度交联而产生更多的凝胶粒子，从而得到硅氧烷接枝改性聚丙烯母粒，记为A。
聚丙烯粉末与不饱和基团的有机硅烷化合物的摩尔比为3:1，其中不饱和基团有环氧基团或乙烯基等，过氧化化合物的添加量为0.1％，接枝反应时间为10s，过氧化物为过氧化苯甲酰BPO
步骤二 纳米粒子的表面改性
纳米粒子-无水乙醇悬浮液的配制，纳米粒子的添加量为0.08％，无水乙醇为分析纯，用氢氧化钠调节溶液的pH碱性，pH值为8，搅拌混合均匀；
将硅烷偶联剂缓缓滴入纳米粒子-无水乙醇的悬浮液，制得表面改性过的纳米粒子溶液，反应釜的温度设置为90℃，搅拌混合均匀，硅烷偶联剂的添加量为5％，硅烷偶联剂为KH560；
然后将该改性纳米粒子溶液在真空状态下抽滤，得到滤饼，再用分析纯无水乙醇离心分离洗涤，得到洗涤后的滤饼，研钵粉碎，再干燥，得到改性纳米粒子，记为B。
步骤三 纳米粒子改性聚丙烯母粒的制备
将改性纳米粒子、相容剂马来酸酐接枝聚丙烯和聚丙烯切片加入双螺杆挤出机中熔融共混造粒，得到改性聚丙烯母粒C，其中改性纳米粒子的添加量为为1.5％，马来酸酐接枝聚丙烯的添加量为10％。
步骤四 高强耐磨聚丙烯皮芯丝的制备
将聚丙烯母粒A作为皮层、聚丙烯母粒C作为芯层，分别加入皮芯型单螺杆挤出机中，熔融并计量挤出，皮层占比为25％，通过液体冷却，冷却温度为25℃，热水烘箱，温度为85℃，热风烘箱温度为100℃，拉伸倍率为5倍，采用两段拉伸，一段拉伸占比为85％，松弛定型，拉伸速度为50m/min。
实施例十
步骤一 纳米粒子的表面改性
将一定量的聚丙烯切片和带有不饱和基团的有机硅烷化合物一起从主喂料口加入双螺杆挤出机中，然后再用注色机在侧喂料口加入引发剂过氧化物这样缩短了接枝反应时间，避免早期过度交联而产生更多的凝胶粒子，从而得到硅氧烷接枝改性聚丙烯母粒，记为A。
聚丙烯粉末与不饱和基团的有机硅烷化合物的摩尔比为3:1，其中不饱和基团有环氧基团或乙烯基等，过氧化化合物的添加量为0.1％，接枝反应时间为10s，过氧化物为过氧化苯甲酰BPO
步骤二 纳米粒子的表面改性
纳米粒子-无水乙醇悬浮液的配制，纳米粒子的添加量为0.08％，无水乙醇为分析纯，用氢氧化钠调节溶液的pH碱性，pH值为7.5，搅拌混合均匀；
将硅烷偶联剂缓缓滴入纳米粒子-无水乙醇的悬浮液，制得表面改性过的纳米粒子溶液，反应釜的温度设置为85℃，搅拌混合均匀，硅烷偶联剂的添加量为5％，硅烷偶联剂为KH550；
然后将该改性纳米粒子溶液在真空状态下抽滤，得到滤饼，再用分析纯无水乙醇离心分离洗涤，得到洗涤后的滤饼，研钵粉碎，再干燥，得到改性纳米粒子，记为B。
步骤三 纳米粒子改性聚丙烯母粒的制备
将改性纳米粒子、相容剂马来酸酐接枝聚丙烯和聚丙烯切片加入双螺杆挤出机中熔融共混造粒，得到改性聚丙烯母粒C，其中改性纳米粒子的添加量为为1.5％，马来酸酐接枝聚丙烯的添加量为10％。
步骤四 高强耐磨聚丙烯皮芯丝的制备
将聚丙烯母粒A作为皮层、聚丙烯母粒C作为芯层，分别加入皮芯型单螺杆挤出机中，熔融并计量挤出，皮层占比为40％，通过液体冷却，冷却温度为25℃，热水烘箱，温度为85℃，热风烘箱温度为100℃，拉伸倍率为5倍，采用两段拉伸，一段拉伸占比为85％，松弛定型，拉伸速度为50m/min。
实施例十一
步骤一 纳米粒子的表面改性
将一定量的聚丙烯切片和带有不饱和基团的有机硅烷化合物一起从主喂料口加入双螺杆挤出机中，然后再用注色机在侧喂料口加入引发剂过氧化物这样缩短了接枝反应时间，避免早期过度交联而产生更多的凝胶粒子，从而得到硅氧烷接枝改性聚丙烯母粒，记为A。
聚丙烯粉末与不饱和基团的有机硅烷化合物的摩尔比为3:1，其中不饱和基团有环氧基团或乙烯基等，过氧化化合物的添加量为0.1％，接枝反应时间为10s，过氧化物为过氧化苯甲酰BPO
步骤二 纳米粒子的表面改性
纳米粒子-无水乙醇悬浮液的配制，纳米粒子的添加量为0.08％，无水乙醇为分析纯，用氢氧化钠调节溶液的pH碱性，pH值为7，搅拌混合均匀；
将硅烷偶联剂缓缓滴入纳米粒子-无水乙醇的悬浮液，制得表面改性过的纳米粒子溶液，反应釜的温度设置为80℃，搅拌混合均匀，硅烷偶联剂的添加量为5％，硅烷偶联剂为KH570；
然后将该改性纳米粒子溶液在真空状态下抽滤，得到滤饼，再用分析纯无水乙醇离心分离洗涤，得到洗涤后的滤饼，研钵粉碎，再干燥，得到改性纳米粒子，记为B。
步骤三 纳米粒子改性聚丙烯母粒的制备
将改性纳米粒子、相容剂马来酸酐接枝聚丙烯和聚丙烯切片加入双螺杆挤出机中熔融共混造粒，得到改性聚丙烯母粒C，其中改性纳米粒子的添加量为为1.5％，马来酸酐接枝聚丙烯的添加量为10％。
步骤四 高强耐磨聚丙烯皮芯丝的制备
将聚丙烯母粒A作为皮层、聚丙烯母粒C作为芯层，分别加入皮芯型单螺杆挤出机中，熔融并计量挤出，皮层占比为55％，通过液体冷却，冷却温度为25℃，热水烘箱，温度为85℃，热风烘箱温度为100℃，拉伸倍率为5倍，采用两段拉伸，一段拉伸占比为85％，松弛定型，拉伸速度为50m/min。
实施例十二
步骤一 纳米粒子的表面改性
将一定量的聚丙烯切片和带有不饱和基团的有机硅烷化合物一起从主喂料口加入双螺杆挤出机中，然后再用注色机在侧喂料口加入引发剂过氧化物这样缩短了接枝反应时间，避免早期过度交联而产生更多的凝胶粒子，从而得到硅氧烷接枝改性聚丙烯母粒，记为A。
聚丙烯粉末与不饱和基团的有机硅烷化合物的摩尔比为3:1，其中不饱和基团有环氧基团或乙烯基等，过氧化化合物的添加量为0.1％，接枝反应时间为10s，过氧化物为过氧化苯甲酰BPO
步骤二 纳米粒子的表面改性
纳米粒子-无水乙醇悬浮液的配制，纳米粒子的添加量为0.08％，无水乙醇为分析纯，用氢氧化钠调节溶液的pH碱性，pH值为8，搅拌混合均匀；
将硅烷偶联剂缓缓滴入纳米粒子-无水乙醇的悬浮液，制得表面改性过的纳米粒子溶液，反应釜的温度设置为80℃，搅拌混合均匀，硅烷偶联剂的添加量为5％，硅烷偶联剂为KH560；
然后将该改性纳米粒子溶液在真空状态下抽滤，得到滤饼，再用分析纯无水乙醇离心分离洗涤，得到洗涤后的滤饼，研钵粉碎，再干燥，得到改性纳米粒子，记为B。
步骤三 纳米粒子改性聚丙烯母粒的制备
将改性纳米粒子、相容剂马来酸酐接枝聚丙烯和聚丙烯切片加入双螺杆挤出机中熔融共混造粒，得到改性聚丙烯母粒C，其中改性纳米粒子的添加量为为1.5％，马来酸酐接枝聚丙烯的添加量为10％。
步骤四 高强耐磨聚丙烯皮芯丝的制备
将聚丙烯母粒A作为皮层、聚丙烯母粒C作为芯层，分别加入皮芯型单螺杆挤出机中，熔融并计量挤出，皮层占比为40％，通过液体冷却，冷却温度为25℃，热水烘箱，温度为85℃，热风烘箱温度为100℃，拉伸倍率为8倍，采用两段拉伸，一段拉伸占比为85％，松弛定型，拉伸速度为50m/min。
实施例十三
步骤一 纳米粒子的表面改性
将一定量的聚丙烯切片和带有不饱和基团的有机硅烷化合物一起从主喂料口加入双螺杆挤出机中，然后再用注色机在侧喂料口加入引发剂过氧化物这样缩短了接枝反应时间，避免早期过度交联而产生更多的凝胶粒子，从而得到硅氧烷接枝改性聚丙烯母粒，记为A。
聚丙烯粉末与不饱和基团的有机硅烷化合物的摩尔比为3:1，其中不饱和基团有环氧基团或乙烯基等，过氧化化合物的添加量为0.1％，接枝反应时间为10s，过氧化物为过氧化二异丙苯DCP；
步骤二 纳米粒子的表面改性
纳米粒子-无水乙醇悬浮液的配制，纳米粒子的添加量为0.08％，无水乙醇为分析纯，用氢氧化钠调节溶液的pH碱性，pH值为8，搅拌混合均匀；
将硅烷偶联剂缓缓滴入纳米粒子-无水乙醇的悬浮液，制得表面改性过的纳米粒子溶液，反应釜的温度设置为90℃，搅拌混合均匀，硅烷偶联剂的添加量为5％，硅烷偶联剂为KH570等等，；
然后将该改性纳米粒子溶液在真空状态下抽滤，得到滤饼，再用分析纯无水乙醇离心分离洗涤，得到洗涤后的滤饼，研钵粉碎，再干燥，得到改性纳米粒子，记为B。
步骤三 纳米粒子改性聚丙烯母粒的制备
将改性纳米粒子、相容剂马来酸酐接枝聚丙烯和聚丙烯切片加入双螺杆挤出机中熔融共混造粒，得到改性聚丙烯母粒C，其中改性纳米粒子的添加量为为1.5％，马来酸酐接枝聚丙烯的添加量为10％。
步骤四 高强耐磨聚丙烯皮芯丝的制备
将聚丙烯母粒A作为皮层、聚丙烯母粒C作为芯层，分别加入皮芯型单螺杆挤出机中，熔融并计量挤出，皮层占比为40％，通过液体冷却，冷却温度为25℃，热水烘箱，温度为85℃，热风烘箱温度为100℃，拉伸倍率为10倍，采用两段拉伸，一段拉伸占比为85％，松弛定型，拉伸速度为50m/min。
对比例一
与实施例十二的区别是，步骤一中引发剂过氧化物的添加量为0.02％。
对比例二
与实施例十二的区别是，步骤一中引发剂过氧化物的添加量为0.25％。
对比例三
与实施例十二的区别是，步骤一中接枝反应时间为8s。
对比例四
与实施例十二的区别是，步骤一中接枝反应时间为25s。
对比例五
与实施例十二的区别是，步骤三中纳米粒子的添加量为0.3％。
对比例六
与实施例十二的区别是，步骤三种纳米粒子的添加量为2.5％。
对比例七
与实施例十二的区别是，步骤三中马来酸酐接枝聚丙烯的添加量为3％。
对比例八
与实施例十二的区别是，步骤三中马来酸酐接枝聚丙烯的添加量为15％。
对比例九
与实施例十二的区别是，步骤四中皮层占比为15％。
对比例十
与实施例十二的区别是，步骤四中皮层占比为60％。
对比例十一
与实施例十二的区别是，步骤四中拉伸倍率为4.5倍。
对比例十二
与实施例十二的区别是，步骤四中拉伸倍率为11倍。
耐磨性测试：采用纱线耐磨仪进行测试，砝码重量为5-35g，摩擦一定次数后，分析单丝的强度保持率
由此可见本发明的优异技术效果。
Claims (2)
1.一种提高聚丙烯单丝耐磨性的方法，其特征是：包括下列步骤：
（一）硅氧烷接枝改性聚丙烯母粒的制备
将聚丙烯切片和带有不饱和基团的有机硅烷化合物一起从主喂料口加入双螺杆挤出机中，然后再用注色机在侧喂料口加入引发剂过氧化物，进行接枝反应，得到硅氧烷接枝改性聚丙烯母粒，记为A；
（二）纳米粒子的表面改性
纳米粒子-无水乙醇悬浮液的配制：纳米粒子的添加量为0.08%，无水乙醇为分析纯，用氢氧化钠调节溶液的pH碱性，pH值为7-8，搅拌混合均匀；所述纳米粒子为纳米二氧化钛或纳米二氧化硅或纳米碳酸钙或纳米蒙脱土；
将硅烷偶联剂缓缓滴入纳米粒子-无水乙醇悬浮液，制得表面改性过的纳米粒子溶液；反应釜的温度设置为80-90℃，搅拌混合均匀；
然后将改性纳米粒子溶液在真空状态下抽滤，得到滤饼，再用分析纯无水乙醇离心分离洗涤，得到洗涤后的滤饼，研钵粉碎，再干燥，得到改性纳米粒子，记为B；
（三）纳米粒子改性聚丙烯母粒的制备
将改性纳米粒子B、相容剂马来酸酐接枝聚丙烯和聚丙烯切片加入双螺杆挤出机中熔融共混造粒，得到改性聚丙烯母粒C；
（四）高强耐磨聚丙烯皮芯丝的制备
将硅氧烷接枝改性聚丙烯母粒A作为皮层、改性聚丙烯母粒C作为芯层，分别加入皮芯型单螺杆挤出机中，熔融并计量挤出，皮层占比为40%，通过液体冷却、热水烘箱、热风烘箱、拉伸、定型；
步骤（一）中聚丙烯切片与不饱和基团的有机硅烷化合物的摩尔比为3:1，不饱和基团为环氧基团或乙烯基，引发剂过氧化物的添加量为0.1%，接枝反应时间为10s，引发剂过氧化物为过氧化二异丙苯DCP或过氧化苯甲酰BPO；
步骤（三）中改性纳米粒子的添加量为1.5%，马来酸酐接枝聚丙烯的添加量为10%；
步骤（四）中通过液体冷却，冷却温度为25℃，热水烘箱，温度为85℃，热风烘箱温度为100℃，拉伸倍率为8倍，采用两段拉伸，一段拉伸占比为85%，松弛定型，拉伸速度为50m/min。
2.根据权利要求1所述的一种提高聚丙烯单丝耐磨性的方法，其特征是：步骤（二）中硅烷偶联剂的添加量为5%，硅烷偶联剂为KH550或KH560或KH570。
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