本發明涉及聚乙烯纖維制備，更具體的說，它涉及一種超高分子量聚乙烯纖維的制備方法及應用。
背景技術：
1、超高分子量聚乙烯纖維，其密度比水小，是目前唯一一種能夠漂浮在水面上的高性能纖維，具有優異的力學性能。其主鏈結構好，具有很高的比強度，在相同質量下，其強度是鋼絲繩的15倍、普通化學纖維和優質鋼的10倍，比芳綸高40％，僅次于特級碳纖維，且耐光性好，在戶外暴露1年以上其強度稍有下降。超高分子量聚乙烯纖維具有高強度、高模量、較好的耐磨性、耐候性和耐腐蝕性，被廣泛應用于防彈防護用品、艦艇帆板、運動器材、繩索，以及纜繩和漁網等海上用品，超高分子量聚乙烯/聚苯胺導電纖維制備及性能研究，洪劍寒，蘇州大學博士學位論文，公開了一種超高分子量聚乙烯/聚苯胺導電纖維，其先將超高分子量聚乙烯進行等離子體預處理，然后和苯胺單體混合，以過硫酸銨為氧化劑，鹽酸為摻雜酸進行原位聚合，得到。但是其電導率只能到0.2s/cm，導電能力并不十分突出，此外，普通的染料難以在其內部均勻分散和滲透，導致染色不均勻、色牢度差等問題，另一方面，現有的染色工藝在提高染色均勻性的同時，往往會增加成本、降低纖維的性能或者帶來環境污染等問題，為了滿足市場對于具有良好染色效果的超高分子量聚乙烯纖維的需求，開發一種新的染色均勻的超高分子量聚乙烯纖維的制備方法顯得尤為重要，這種方法不僅要能夠實現均勻染色，提高染色的深度和牢度，還要盡可能降低成本、減少對纖維性能的影響，并符合環保要求，某些現有的染色工藝使用的染料上染性能不佳，無法使染液均勻地分散在纖維中，還有一些工藝中使用的滲透劑效果不理想，不能快速有效地潤濕纖維表面，影響染料的滲透，而在固色環節，一些方法不能有效增強染料與纖維的結合力，導致纖維在使用過程中容易出現褪色或脫落的情況。
技術實現思路
1、針對現有技術中存在的問題，本發明提供了一種超高分子量聚乙烯纖維的制備方法及應用，以解決背景技術中提到的技術問題。
2、技術方案
3、為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種超高分子量聚乙烯纖維的制備方法，包括以下步驟：
4、步驟一：將超高分子量聚乙烯粉末與占超高分子量聚乙烯粉末質量的5％的分散劑在80℃的條件下均勻攪拌3h制得預混物，再將預混物加入染色助劑和溶劑的混合溶液中，在120℃的條件下攪拌混合5h，制得紡絲原液，將紡絲原液使用過濾器進行過濾，并脫泡2h，再通過孔徑為0.2mm的噴絲板進行紡絲，得到初生纖維，將初生纖維進行一級拉伸和二級拉伸，拉伸完成后在150℃的條件下熱定型處理1h，制得超高分子量聚乙烯纖維；
5、步驟二：將超高分子量聚乙烯纖維進行超聲清洗，然后對清洗完后的超高分子量聚乙烯纖維進行等離子體預處理，然后將預處理后的超高分子量聚乙烯纖維和苯胺單體混合，擠壓或剝離，得到吸附有苯胺單體的超高分子量聚乙烯纖維；
6、步驟三：然后將吸附有苯胺單體的超高分子量聚乙烯纖維至于反應溶液中，反應后，取出，清洗，干燥，得到導電超高分子量聚乙烯纖維，將萃取溶劑后的超高分子量聚乙烯初生絲置于質量濃度為4％的改性溶液中進行浸漬處理30min，其中改性溶液中的溶質為三烯丙基異三聚氰酸酯輻敏交聯劑，改性溶液中的溶劑為四氫呋喃；
7、步驟四：所述浸漬后的初生絲經過干燥，多級熱空氣牽伸；
8、采用電子束高能射線輻照所述牽伸后的纖維，從而獲得經輻照交聯的超高分子量聚乙烯纖維；
9、其中，所述采用電子束輻照所述牽伸后的纖維的步驟是在乙炔氣中進行，所述高能射線的輻照劑量為20kgy；
10、所述含有三烯丙基異三聚氰酸酯的改性溶液與超高分子量聚乙烯初生絲的質量比為10:1；
11、步驟五：制備染色劑，將分散染料150份-200份、滲透劑3份-7份、勻染劑2份-4份、引發劑2份-4份以及染料助劑5份-10份依次加入攪拌罐中進行攪拌，并緩慢加入35℃的清水攪拌混合，在攪拌25min-35min，直至溶液均勻混合后，制得混合染液；
12、步驟六：對超高分子量聚乙烯纖維進行預處理，包括清潔超高分子量聚乙烯纖維進行預處理，并將其放入等離子體環境中處理5min-15min；將混合染液置入染色槽中，再將預處理后的超高分子量聚乙烯纖維浸入混合染液中，在90℃的條件下浸染40min-80min，在染色過程中持續攪拌混合染液，使染料均勻分散并與纖維充分接觸，染色結束后，將染液排出并快速注入冷凍水處理10min-15min；將冷卻后的超高分子量聚乙烯纖維進行固色處理，將其放入熱定型設備中，在145℃-150℃的溫度下處理5s-60s，取出制得超高分子量聚乙烯纖維成品。
13、本發明進一步設置為，所述步驟一中，分散劑為聚乙二醇，染色助劑為脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉，溶劑為二甲苯。
14、本發明進一步設置為，所述步驟一中，將初生纖維在130℃和張力為10n的條件下進行一級拉伸，拉伸倍數為5倍，再將其在140℃和張力為15n的條件下進行二級拉伸，拉伸倍數為8倍，使其分子鏈高度取向，所述初生纖維的直徑為0.5mm。
15、本發明進一步設置為，所述反應溶液為甲醛溶液、表面活性劑溶液、過硫酸鹽溶液和無機酸溶液的混合物，甲醛溶液、表面活性劑溶液、過硫酸鹽溶液和無機酸溶液的重量比為0.4-0.5：0.7-0.8:1-1.1:0.4-0.5，甲醛溶液的重量濃度為10-13％，表面活性劑溶液的重量濃度為10-13％，過硫酸鹽溶液的濃度為14-16g/l，無機酸溶液的濃度為0.5-0.7mol/l。
16、本發明進一步設置為，所述表面活性劑為十二烷基硫酸鈉，過硫酸鹽為過硫酸胺，無機酸為鹽酸。
17、本發明進一步設置為，甲醛溶液、十二烷基硫酸鈉溶液、過硫酸鹽溶液和鹽酸溶液的重量比為0.5：0.8:1:0.4，甲醛溶液的重量濃度為12％，十二烷基硫酸鈉溶液的重量濃度為12％，過硫酸胺溶液的濃度為15g/l，鹽酸溶液的重量濃度為0.6mol/l。
18、本發明進一步設置為，所述浸漬后的初生絲在室溫下進行自然干燥。
19、本發明進一步設置為，所述的多級熱空氣牽伸是在70-140℃的熱空氣中進行3-5級牽伸，總牽伸倍數為10-40倍。
20、本發明進一步設置為，所述超高分子量聚乙烯纖維進行超聲清洗的功率為800-1000w，溫度為45-55℃，清洗液為烷基磺酸鈉或脂肪醇醚硫酸鈉溶液，清洗液的濃度為1-3％。
21、有益效果
22、與現有技術相比，本發明提供了一種超高分子量聚乙烯纖維的制備方法及應用，具備以下有益效果：
23、本發明提供的超高分子量聚乙烯纖維的制備方法通過在萃取溶劑后超高分子量聚乙烯初生絲中引入輻敏交聯劑，使輻敏交聯劑極易進入纖維內部，在拉伸過程鑲嵌在纖維大分子間，并通過高能射線的輻照引發超高分子量聚乙烯纖維交聯，因此，本發明的過程簡單，操作方便，由此制得的超高分子量聚乙烯纖維具有高強度、低蠕變的性能，此外，本發明在反應溶液中添加了甲醛和十二烷基硫酸鈉，有效的提高了超高分子量聚乙烯纖維的電導率，其電導率可以達到2s/cm，此外，本發明通過使用分散藍2bln為分散染料，能夠使混合后的染液均勻地分散在超高分子量聚乙烯纖維中，對超高分子量聚乙烯纖維有較好的上染性能，通過使用jfc滲透劑，能夠降低溶液的表面張力，并快速地潤濕超高分子量聚乙烯纖維表面，有助于混合染料更好地滲透進入超高分子量聚乙烯纖維內部，提高染色的均勻性和深度，通過在混合染料中添加元明粉，能夠有效地調節染液的離子強度，并增加混合染料的上染率，同時降低了超高分子量聚乙烯纖維的染色成本。