[0001] 本发明涉及高分子材料的技术领域，具体而言，涉及一种超高分子量聚乙 烯纤维缆绳、缆绳材料及其制备方法。

[0002] 超高分子量聚乙烯纤维(英文全称：Ultra  High  Molecular  WeightPolyethylene Fiber，简称UHMWPEF)，又称高强高模聚乙烯纤维，是指分子 量在100万至
500万的聚乙烯所纺出的纤维。其在航空航天、汽车、船舶、医 疗器械、日用民生等诸多领域均有广阔的应用前景。

[0003] 其中，由于超高分子量聚乙烯纤维具有强度高、耐冲击的优点，其比较适 用于作为制作缆绳的材料。在采用超高分子量聚乙烯纤维作为制作缆绳的材料 时，为了保证缆绳的使用寿命，对超高分子量聚乙烯纤维进行改性处理，是十 分必要的。

[0004] 本发明旨在解决上述技术问题的至少之一，以改善超高分子量聚乙烯纤维 的性能。

[0005] 为实现本发明的第一目的，本发明的实施例提供了一种超高分子量聚乙 烯纤维缆绳材料的制备方法，包括：

[0006] S11.按超高分子量聚乙烯：改性剂：溶剂＝(10‑30)：(4‑6)：100 的质量比，将包括超高分子量聚乙烯、改性剂和溶剂的原料混合均匀，获 得第一物料；

[0007] S12.对第一物料进行溶胀、熔融挤出、水浴冷却，获得超高分子量聚 乙烯原丝；

[0008] S13.对超高分子量聚乙烯原丝进行萃取、干燥、牵伸和卷绕，获得超 高分子量聚乙烯纤维缆绳材料。

[0009] 进一步的，改性剂包括以下至少之一或其组合：银离子抗菌剂、锶离 子抗菌剂、钛离子抗菌剂。

[0010] 进一步的，改性剂包括以下至少之一或其组合：氮化硅增韧剂、碳化 硅增韧剂。

[0011] 进一步的，溶剂包括以下至少之一或其组合：白油、矿物油、植物油、 十氢萘、石蜡油。

[0012] 进一步的，对第一物料进行溶胀、熔融挤出、水浴冷却，获得超高分 子量聚乙烯原丝，包括：

[0013] S121.将第一物料送入溶胀釜，在100摄氏度至110摄氏度的温度条 件下进行时间‑1为0.5小时至1.5小时的溶胀，获得第二物料，其中，溶胀釜 的剪切速率为1200秒 至1500‑1
秒 ；

[0014] S122.将第二物料送入双螺杆挤出机，在120摄氏度至220摄氏度的 温度条件和200转每分钟至400转每分钟的转速条件下，进行熔融挤出， 获得第三物料；

[0015] S123.将第三物料在20摄氏度至25摄氏度的温度条件下，进行18小 时至24小时的水浴冷却，获得超高分子量聚乙烯原丝。

[0016] 进一步的，对超高分子量聚乙烯原丝进行萃取、干燥、牵伸和卷绕， 获得超高分子量聚乙烯纤维缆绳材料，包括：

[0017] S131.将超高分子量聚乙烯原丝送入萃取机，在36摄氏度至38摄氏 度的温度条件下进行萃取，获得第四物料；

[0018] S132.将第四物料在30摄氏度至36摄氏度的温度条件和氮气环境下 进行干燥，获得第五物料；

[0019] S133.将第五物料在90摄氏度至110摄氏度的温度条件下进行一级拉 伸，在120摄氏度至130摄氏度的温度条件下进行二级拉伸，在140摄氏 度至150摄氏度的温度条件下进行三级拉伸，获得第六物料，其中，一级 拉伸的拉伸倍数为3倍至4倍，二级拉伸的拉伸倍数为2倍至3倍，三级 拉伸的拉伸倍数为1.5倍至2倍；

[0020] S134.将第六物料送入卷绕机，进行卷绕，获得超高分子量聚乙烯纤 维缆绳材料。

[0021] 进一步的，改性剂通过以下步骤制备：

[0022] S21.将四氯化钛、聚乙烯醇和乙醇混合，获得第一混合物；

[0023] S22.将氮化硅、乙烯基三甲氧基硅烷和乙醇混合，获得第二混合物；

[0024] S23.将第一混合物和第二混合物混合，获得第三混合物，并向第三混 合物中滴加氢氧化钠溶液并同步搅拌，直至将第三混合物的pH值调节至 10至12；

[0025] S24.将第三混合物送入反应釜，在180摄氏度至200摄氏度的温度条 件下反应3小时至4小时后进行冷却、过滤、洗涤和干燥，获得沉淀物；

[0026] S25.将石蜡、十二烷基苯磺酸钠和水混合并超声乳化，获得第四混合 物；

[0027] S26.将六偏磷酸钠、沉淀物和第四混合物混合并超声乳化，获得第五 混合物，并将第五混合物的pH值调节至5至6；

[0028] S27.将三聚氰胺、甲醛水溶液和水混合，获得第六混合物，并将第六 混合物的pH值调节至8至9；

[0029] S28.向第五混合物中滴加第六混合物并同步搅拌，滴加完毕后静置， 静置完毕后将pH值调节至7至8后，pH值调节完毕后进行过滤、洗涤和 干燥，获得改性剂。

[0030] 进一步的，改性剂通过以下步骤制备：

[0031] S31.按四氯化钛：聚乙烯醇：乙醇＝(10‑20)：15：100的质量比， 将四氯化钛、聚乙烯醇和乙醇混合，获得第一混合物；

[0032] S32.按氮化硅：乙烯基三甲氧基硅烷：乙醇＝(10‑20)：15：100的 质量比，将氮化硅、乙烯基三甲氧基硅烷和乙醇混合，获得第二混合物；

[0033] S33.按第一混合物：第二混合物＝(20‑40)：100的质量比，将第一 混合物和第二混合物混合，获得第三混合物，并以6毫升/分钟至10毫升/ 分钟的速率向第三混合物中滴加氢氧化钠溶液并同步搅拌，直至将第三混 合物的pH值调节至10至12；

[0034] S34.将第三混合物送入反应釜，在180摄氏度至200摄氏度的温度条 件下反应3小时至4小时后进行冷却、过滤、洗涤和干燥，获得沉淀物；

[0035] S35.按石蜡：十二烷基苯磺酸钠：水＝(10‑20)：(10‑15)：100的 质量比，将石蜡、十二烷基苯磺酸钠和水在55摄氏度至65摄氏度的温度 条件下混合并超声乳化20分钟至40分钟，获得第四混合物；

[0036] S36.按六偏磷酸钠：沉淀物：第四混合物＝(0.5‑1)：(8‑12)：100 的质量比，将六偏磷酸钠、沉淀物和第四混合物在80摄氏度至85摄氏度 的温度条件下混合并超声乳化20分钟至40分钟，降至室温后获得第五混 合物，并将第五混合物的pH值调节至5至6；

[0037] S37.按三聚氰胺：甲醛水溶液：水＝(40‑50)：(50‑80)：100的质 量比，将三聚氰胺、浓度为35wt％至40wt％的甲醛水溶液和水混合，获得 第六混合物，并将第六混合物的pH值调节至8至9；

[0038] S38.将第五混合物加热至55摄氏度至65摄氏度后，以12毫升/分钟 至18毫升/分钟的速率，向第五混合物中滴加第六混合物并同步搅拌，滴 加完毕后停止加热并静置1小时至2小时，静置完毕后将pH值调节至7 至8，pH值调节完毕后进行过滤、洗涤和干燥，获得改性剂，其中，第六 混合物的滴加量为石蜡的添加质量的1.5倍至1.6倍。

[0039] 为实现本发明的第二目的，本发明的实施例提供了一种超高分子量聚 乙烯纤维缆绳材料，其采用如本发明任一实施例的制备方法获得。

[0040] 为实现本发明的第三目的，本发明的实施例提供了一种超高分子量聚 乙烯纤维缆绳，缆绳采用的材料采用如本发明任一实施例的制备方法获得。

[0041] 本发明的有益效果如下。本发明采用超高分子量聚乙烯为主要原料，通过 溶胀、熔融挤出、水浴冷却、萃取、干燥、牵伸和卷绕等步骤，制备超高分子 量聚乙烯纤维缆绳材料。本发明在超高分子量聚乙烯纤维缆绳材料的制备过程 中添加了改性剂，由此提高超高分子量聚乙烯纤维缆绳材料的性能，延长其使 用寿命。可选的，本发明采用的改性剂包括增韧剂和抗菌剂，增韧剂能够提 高高超高分子量聚乙烯纤维的强度，抗菌剂能够提高高超高分子量聚乙烯纤 维的抗菌抑菌性能，降低海水环境的侵蚀损害对超高分子量聚乙烯纤维缆绳材 料造成的影响。

[0042] 为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

[0043] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发 明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范 围并不受下面公开的具体实施例的限制。

[0044] 本实施例提供了一种超高分子量聚乙烯纤维缆绳材料的制备方法，包 括：

[0045] S11.按超高分子量聚乙烯：改性剂：溶剂＝(10‑30)：(4‑6)：100 的质量比，将包括超高分子量聚乙烯、改性剂和溶剂的原料混合均匀，获 得第一物料；

[0046] S12.对第一物料进行溶胀、熔融挤出、水浴冷却，获得超高分子量聚 乙烯原丝；

[0047] S13.对超高分子量聚乙烯原丝进行萃取、干燥、牵伸和卷绕，获得超 高分子量聚乙烯纤维缆绳材料。

[0048] 需要说明的是，上述步骤中第一物料是指超高分子量聚乙烯、改性剂和溶 剂的混合物。上述步骤中获得的超高分子量聚乙烯原丝又称冻胶原丝。

[0049] 可选的，在上述实施例中，改性剂包括以下至少之一或其组合：银离子 抗菌剂、锶离子抗菌剂、钛离子抗菌剂。

[0050] 可选的，在上述实施例中，银离子抗菌剂、锶离子抗菌剂、钛离子抗菌 剂以氧化物的形式添加。

[0051] 可选的，在上述实施例中，改性剂包括以下至少之一或其组合：氮化硅 增韧剂、碳化硅增韧剂。

[0052] 可选的，在上述实施例中，溶剂包括以下至少之一或其组合：白油、矿 物油、植物油、十氢萘、石蜡油。

[0053] 可选的，在上述实施例中，超高分子量聚乙烯是指分子量在100万至500 万的聚乙烯所纺出的纤维。可选的，上述步骤中采用的超高分子量聚乙烯的分 子量为400万至500万。可选的，上述步骤中采用的超高分子量聚乙烯为平均 粒径范围为200微米至800微米的粉体。

[0054] 可选的，在上述实施例中，上述步骤中采用的超高分子量聚乙烯的结晶 度大于或等于55％。可选的，上述步骤中采用的超高分子量聚乙烯的熔点大 于或等于145摄氏度。可选的，上述步骤中采用的超高分子量聚乙烯的堆积密 度小于或等于0.34克/立方厘米。

[0055] 可选的，在上述实施例中，上述步骤中采用的溶剂的运动粘度大于或等 于64平方毫米/秒。

[0056] 可选的，在上述实施例中，溶胀步骤可采用溶胀釜进行，熔融挤出步骤 可采用双螺杆挤出机进行，水浴冷却可采用水浴设备进行，萃取步骤可采用萃 取机进行，干燥步骤可采用鼓风干燥设备或红外干燥设备进行，牵伸和卷绕可 采用牵伸机以及卷绕机进行。

[0057] 可选的，在上述实施例中，上述步骤中溶胀步骤的温度范围为100摄氏 度至140摄氏度。可选的，上述步骤中溶胀步骤的处理时间为0.5小时至2.5 小时。可选的，上述步骤中‑1 ‑1溶胀步骤的剪切速率为1000秒 至2000秒 。

[0058] 可选的，在上述实施例中，上述步骤中溶胀步骤可分为两个或两个以上 阶段进行。比如，在第一阶段，控制溶胀温度为100摄氏度至105摄氏度，控 制溶胀时间为20分钟至30分钟；在第二阶段，控制溶胀温度为105摄氏度至 110摄氏度，控制溶胀时间为30分钟至
40分钟。

[0059] 可选的，在上述实施例中，上述步骤中熔融挤出步骤的温度范围为100 摄氏度至240摄氏度。可选的，上述步骤中熔融挤出步骤的处理时间为0.5小 时至1小时。上述步骤中熔融挤出步骤的螺杆转速为100转每分钟至400转每 分钟。

[0060] 可选的，在上述实施例中，上述步骤中熔融挤出步骤的处理温度为阶梯 式的。比如，双螺杆挤出机的入口温度为100摄氏度至110摄氏度，中间挤压 溶解的温度140摄氏度至170摄氏度，出口温度为160摄氏度至200摄氏度。

[0061] 可选的，在上述实施例中，上述步骤中在将原料由溶胀釜送入双螺杆挤 出机之间，原料还可经过溶解釜和喂料釜。

[0062] 可选的，在上述实施例中，上述步骤中水浴冷却的温度范围为15摄氏度 至30摄氏度。上述步骤中水浴冷却步骤的处理时间为10小时至36小时。

[0063] 可选的，在上述实施例中，上述步骤中萃取步骤的温度范围为36摄氏度 至38摄氏度。上述步骤中萃取步骤的处理时间为0.5小时至1.5小时。上述步 骤中萃取步骤的萃取剂为二氯甲烷、碳氢萃取剂、汽油、四氯化碳、甲苯或二 甲苯中的一种或多种。

[0064] 可选的，在上述实施例中，上述步骤中可干燥步骤的温度范围为30摄氏 度至45摄氏度。可选的，上述步骤中可在干燥步骤中采用氮气或二氧化碳等 其他形成保护氛围。

[0065] 可选的，在上述实施例中，上述步骤中可在拉伸步骤中对原料进行多级 拉伸，拉伸温度范围为90摄氏度至160摄氏度，拉伸总倍数为6倍至80倍。

[0066] 可选的，在上述实施例中，上述步骤中用于获得第一物料的原料中还可 添加抗氧剂、偶联剂、着色剂、分散剂等其他添加剂。

[0067] 可选的，在上述实施例中，对第一物料进行溶胀、熔融挤出、水浴冷却， 获得超高分子量聚乙烯原丝，包括：

[0068] S121.将第一物料送入溶胀釜，在100摄氏度至110摄氏度的温度条 件下进行时间‑1为0.5小时至1.5小时的溶胀，获得第二物料，其中，溶胀釜 的剪切速率为1200秒 至1500‑1
秒 ；

[0069] S122.将第二物料送入双螺杆挤出机，在120摄氏度至220摄氏度的 温度条件和200转每分钟至400转每分钟的转速条件下，进行熔融挤出， 获得第三物料；

[0070] S123.将第三物料在20摄氏度至25摄氏度的温度条件下，进行18小 时至24小时的水浴冷却，获得超高分子量聚乙烯原丝。

[0071] 可选的，上述实施例中，第二物料是指经过溶胀处理的第一物料，第一物 料在经过溶胀处理后，其物理性质和/或化学性质发生变化，因此本实施例通 过第二物料和第一物料对经过溶胀处理的原料进行区分。

[0072] 可选的，上述实施例中，第三物料是指经过熔融挤出的第二物料，第二物 料在经过熔融挤出后，其物理性质和/或化学性质发生变化，因此本实施例通 过第三物料和第二物料对经过熔融挤出的原料进行区分。

[0073] 可选的，本实施例中，对超高分子量聚乙烯原丝进行萃取、干燥、牵伸 和卷绕，获得超高分子量聚乙烯纤维缆绳材料，包括：

[0074] S131.将超高分子量聚乙烯原丝送入萃取机，在36摄氏度至38摄氏 度的温度条件下进行萃取，获得第四物料；

[0075] S132.将第四物料在30摄氏度至36摄氏度的温度条件和氮气环境下 进行干燥，获得第五物料；

[0076] S133.将第五物料在90摄氏度至110摄氏度的温度条件下进行一级拉 伸，在120摄氏度至130摄氏度的温度条件下进行二级拉伸，在140摄氏 度至150摄氏度的温度条件下进行三级拉伸，获得第六物料；

[0077] S134.将第六物料送入卷绕机，进行卷绕，获得超高分子量聚乙烯纤 维缆绳材料。

[0078] 可选的，上述实施例中，第四物料是指经过萃取的超高分子量聚乙烯原丝， 超高分子量聚乙烯原丝在经过萃取处理后，其物理性质和/或化学性质发生变 化，因此本实施例通过第四物料对萃取处理前后的超高分子量聚乙烯原丝进行 区分。

[0079] 可选的，上述实施例中，第五物料是指经过干燥的第四物料，第四物料 在经过干燥处理后，其包括含水量的物理性质和/或化学性质发生变化，因此 本实施例通过第四物料和第五物料对干燥处理前后的原料进行区分。

[0080] 可选的，上述实施例中，第六物料是指经过拉伸的第五物料，第五物料 在经过拉伸处理后，其包括长度和直径的物理性质和/或化学性质发生变化， 因此本实施例通过第六物料和第五物料对拉伸处理前后的原料进行区分。

[0081] 可选的，上述实施例中，超高分子量聚乙烯纤维缆绳材料是指经过卷绕 的第六物料。

[0082] 可选的，上述实施例中，一级拉伸的拉伸倍数为3倍至4倍，二级拉伸的 拉伸倍数为2倍至3倍，三级拉伸的拉伸倍数为1.5倍至2倍。

[0083] 上述实施例中，改性剂添加能够对超高分子量聚乙烯纤维缆绳材料的性 能进行改进，以提高该超高分子量聚乙烯纤维缆绳材料的使用寿命。

[0084] 可选的，上述实施例中，改性剂通过以下步骤制备：

[0085] S21.将四氯化钛、聚乙烯醇和乙醇混合，获得第一混合物；

[0086] S22.将氮化硅、乙烯基三甲氧基硅烷和乙醇混合，获得第二混合物；

[0087] S23.将第一混合物和第二混合物混合，获得第三混合物，并向第三混 合物中滴加氢氧化钠溶液并同步搅拌，直至将第三混合物的pH值调节至 10至12；

[0088] S24.将第三混合物送入反应釜，在180摄氏度至200摄氏度的温度条 件下反应3小时至4小时后进行冷却、过滤、洗涤和干燥，获得沉淀物；

[0089] S25.将石蜡、十二烷基苯磺酸钠和水混合并超声乳化，获得第四混合 物；

[0090] S26.将六偏磷酸钠、沉淀物和第四混合物混合并超声乳化，获得第五 混合物，并将第五混合物的pH值调节至5至6；

[0091] S27.将三聚氰胺、甲醛水溶液和水混合，获得第六混合物，并将第六 混合物的pH值调节至8至9；

[0092] S28.向第五混合物中滴加第六混合物并同步搅拌，滴加完毕后静置， 静置完毕后将pH值调节至7至8后，pH值调节完毕后进行过滤、洗涤和 干燥，获得改性剂。

[0093] 可选的，上述实施例中，改性剂通过以下步骤制备：

[0094] S31.按四氯化钛：聚乙烯醇：乙醇＝(10‑20)：15：100的质量比， 将四氯化钛、聚乙烯醇和乙醇混合，获得第一混合物；

[0095] S32.按氮化硅：乙烯基三甲氧基硅烷：乙醇＝(10‑20)：15：100的 质量比，将氮化硅、乙烯基三甲氧基硅烷和乙醇混合，获得第二混合物；

[0096] S33.按第一混合物：第二混合物＝(20‑40)：100的质量比，将第一 混合物和第二混合物混合，获得第三混合物，并以6毫升/分钟至10毫升/ 分钟的速率向第三混合物中滴加氢氧化钠溶液并同步搅拌，直至将第三混 合物的pH值调节至10至12；

[0097] S34.将第三混合物送入反应釜，在180摄氏度至200摄氏度的温度条 件下反应3小时至4小时后进行冷却、过滤、洗涤和干燥，获得沉淀物；

[0098] S35.按石蜡：十二烷基苯磺酸钠：水＝(10‑20)：(10‑15)：100的 质量比，将石蜡、十二烷基苯磺酸钠和水在55摄氏度至65摄氏度的温度 条件下混合并超声乳化20分钟至40分钟，获得第四混合物；

[0099] S36.按六偏磷酸钠：沉淀物：第四混合物＝(0.5‑1)：(8‑12)：100 的质量比，将六偏磷酸钠、沉淀物和第四混合物在80摄氏度至85摄氏度 的温度条件下混合并超声乳化20分钟至40分钟，降至室温后获得第五混 合物，并将第五混合物的pH值调节至5至6；

[0100] S37.按三聚氰胺：甲醛水溶液：水＝(40‑50)：(50‑80)：100的质 量比，将三聚氰胺、浓度为35wt％至40wt％的甲醛水溶液和水混合，获得 第六混合物，并将第六混合物的pH值调节至8至9；

[0101] S38.将第五混合物加热至55摄氏度至65摄氏度后，以12毫升/分钟 至18毫升/分钟的速率，向第五混合物中滴加第六混合物并同步搅拌，滴 加完毕后停止加热并静置1小时至2小时，静置完毕后将pH值调节至7 至8，pH值调节完毕后进行过滤、洗涤和干燥，获得改性剂，其中，第六 混合物的滴加量为石蜡的添加质量的1.5倍至1.6倍。

[0102] 在相关技术中，对高超高分子量聚乙烯纤维的改性处理包括以下两种。 其中一种是通过添加增韧改性剂提高超高分子量聚乙烯纤维的机械强度和 韧性。比如，可以向用于制备高超高分子量聚乙烯纤维的高超高分子量聚 乙烯原料中添加例如碳化硅粉末、氮化硅粉末、石墨粉末、玻璃纤维等的 无机物，以此提高超高分子量聚乙烯纤维的机械强度和韧性。另一种是通 过添加抗菌改性剂提高超高分子量聚乙烯纤维的抗菌抑菌性能。比如，可 以向用于制备高超高分子量聚乙烯纤维的高超高分子量聚乙烯原料中添加 例如二氧化钛粉末、氧化银、氧化锌、氧化锶等的抗菌剂，以此提高超高 分子量聚乙烯纤维的抗菌抑菌性能。然而，相关技术中存在的其中一个问 题是，上述增韧改性剂和抗菌改性剂通常为无机物，其呈现颗粒状或粉末 状，并且表面能较高。因此上述增韧改性剂和抗菌改性剂在高分子聚合物 中的分散性能不够理想。尤其，对于高超高分子量聚乙烯而言，其不仅具 有较低的表面能和表面张力，以及较高的结晶度，并且其表面较为光滑。 因此，高超高分子量聚乙烯与无机改性剂较难有效结合。换言之，无机改 性剂较难在高超高分子量聚乙烯均匀分散。这一问题导致无机改性剂对高 超高分子量聚乙烯的改性效果不够理想，并且添加了无机改性剂的高超高 分子量聚乙烯的材料均一性能有待提高。为此，本发明的上述实施例制备 了一种尤其适用于添加于高超高分子量聚乙烯之中的改性剂。该改性剂包 括氮化硅和二氧化钛。氮化硅能够提高高超高分子量聚乙烯纤维的强度与 韧性。二氧化钛提高高超高分子量聚乙烯纤维的抗菌抑菌效果。此外，该 改性剂不仅表面能较低，还易于在高超高分子量聚乙烯之中均匀分散。因 此，采用了本发明的上述实施例制备的改性剂的超高分子量聚乙烯纤维具 有较为优异的机械强度和抗菌抑菌性能。采用本发明的实施例制备的超高 分子量聚乙烯纤维制成的缆绳不易断裂损坏，并且能够抵抗海水之中的细 菌、真菌、海水污染等有机生物或物质的腐蚀作用。具体而言，本发明的实 施例通过步骤S21或S31将四氯化钛、聚乙烯醇和乙醇混合，获得第一混 合物。四氯化钛在室温下为液态，其作为钛源而被使用。聚乙烯醇和乙醇 作为用于溶解四氯化钛的溶剂。因此，第一混合物为包含钛源的混合物。 进而，本发明的实施例通过步骤S22或S32将氮化硅、乙烯基三甲氧基硅 烷和乙醇混合。氮化硅以粉末的形式引入。氮化硅的硬度和抗冲击性能较 优，能够提高超高分子量聚乙烯纤维的机械强度。乙烯基三甲氧基硅烷作 为偶联剂，可以在一定程度上降低氮化硅的表面能。在步骤S22或S32中， 乙醇作为溶剂。氮化硅在乙烯基三甲氧基硅烷的偶联作用下，在乙醇中悬 浮，形成悬浮液形态的第二混合物。此后，本发明的实施例通过步骤S23 或S33将第一混合物和第二混合物混合，获得第三混合物。第三混合物中 包括氮化硅和四氯化钛。随后，本发明的实施例通过步骤S24或S34，将 第三混合物送入反应釜进行反应，并在反应结束后进行冷却、过滤、洗涤 和干燥，获得沉淀物。通过向第三混合物中滴加氢氧化钠溶液并同步搅拌， 可提高第三混合物的pH值，并由此使得四氯化钛在氢氧根的作用下形成二 氧化钛，并在颗粒或粉末状的氮化硅的表面沉积包覆。因此，沉淀物中可 以包括沉积包覆有二氧化钛的氮化硅。沉积包覆有二氧化钛的氮化硅不仅 能够提高超高分子量聚乙烯纤维的机械强度，还能够利用二氧化钛的光催 化性能，赋予超高分子量聚乙烯纤维优异的抗菌抑菌效果。此外，由于二 氧化钛是以湿法包覆的方式沉积于氮化硅表面的，因此，相比于相关技术 中以二氧化钛粉末形式直接向超高分子量聚乙烯中添加抗菌改性剂的技术 方案，本发明实施例的二氧化钛的粒径较小，并且其与细菌真菌等有机微 生物或有机物质的接触面积更大，因此本发明实施例的改性剂的光催化活 性较高，抗菌抑菌性能更优。为了提高包括沉积包覆有二氧化钛的氮化硅 的沉淀物在超高分子量聚乙烯中的分散性能，本发明实施例对沉淀物进行 处理。具体而言，本发明实施例通过步骤S25或S35将石蜡、十二烷基苯 磺酸钠和水混合并超声乳化，获得第四混合物。其中，十二烷基苯磺酸钠 作为乳化剂被使用。第四混合物为乳状混合物。进而，本发明实施例通过 步骤S26或S36将六偏磷酸钠、沉淀物和第四混合物混合并超声乳化，获 得第五混合物，并将第五混合物调节为弱酸性。其中，可采用柠檬酸或醋 酸对第五混合物的pH值进行调节。此后，本发明实施例通过步骤S27或 S37将三聚氰胺和甲醛水溶液在水中混合，获得第六混合物，并将第六混 合物的pH值调节至弱碱性，三聚氰胺和甲醛发生反应，形成预聚体。其中， 可采用氨水或氢氧化钠水溶液对第六混合物的pH值进行调节。最后，本发 明实施例通过步骤S28或S38将第五混合物中滴加第六混合物。第六混合 物包括预聚体，该预聚体吸附沉淀于微小的包覆有二氧化钛的氮化硅颗粒 的表面，并聚合成膜，其作为包覆于氮化硅颗粒芯材之外的壁材，并由此 降低包覆有二氧化钛的氮化硅颗粒的表面能和表面张力。综上，本发明实 施例的改性剂不仅表面能较低，还易于在高超高分子量聚乙烯之中均匀分 散。因此，采用了本发明的上述实施例制备的改性剂的超高分子量聚乙烯 纤维具有较为优异的机械强度和抗菌抑菌性能。

[0103] 实施例1

[0104] 本实施例提供了一种超高分子量聚乙烯纤维缆绳材料的制备方法，包括 以下步骤。

[0105] S401.按四氯化钛：聚乙烯醇：乙醇＝10：15：100的质量比，将四氯 化钛、聚乙烯醇和乙醇混合，获得第一混合物；

[0106] S402.按氮化硅：乙烯基三甲氧基硅烷：乙醇＝10：15：100的质量比， 将氮化硅、乙烯基三甲氧基硅烷和乙醇混合，获得第二混合物；

[0107] S403.按第一混合物：第二混合物＝20：100的质量比，将通过S401 获得的第一混合物和通过S402获得的第二混合物混合，获得第三混合物， 并以6毫升/分钟的速率向第三混合物中滴加氢氧化钠溶液并同步搅拌，直 至将第三混合物的pH值调节至10；

[0108] S404.将通过S403获得的第三混合物送入反应釜，在180摄氏度的温 度条件下反应3小时后进行冷却、过滤、洗涤和干燥，获得沉淀物；

[0109] S405.按石蜡：十二烷基苯磺酸钠：水＝10：10：100的质量比，将通 过S404获得的石蜡、十二烷基苯磺酸钠和水在55摄氏度的温度条件下混 合并超声乳化20分钟，获得第四混合物；

[0110] S406.按六偏磷酸钠：沉淀物：第四混合物＝0.5：8：100的质量比， 将六偏磷酸钠、通过S404获得的沉淀物和通过S405获得的第四混合物在 80摄氏度的温度条件下混合并超声乳化20分钟，降至室温后获得第五混 合物，并将第五混合物的pH值调节至5；

[0111] S407.按三聚氰胺：甲醛水溶液：水＝40：50：100的质量比，将三聚 氰胺、浓度为35wt％的甲醛水溶液和水混合，获得第六混合物，并将第六 混合物的pH值调节至8；

[0112] S408.将通过S406获得的第五混合物加热至55摄氏度后，以12毫升 /分钟的速率，向第五混合物中滴加通过S407获得的第六混合物并同步搅 拌，滴加完毕后停止加热并静置1小时，静置完毕后将pH值调节至7，pH 值调节完毕后进行过滤、洗涤和干燥，获得改性剂，其中，第六混合物的 滴加量为石蜡的添加质量的1.5倍；

[0113] S410.按超高分子量聚乙烯：改性剂：溶剂＝10：4：100的质量比， 将包括超高分子量聚乙烯、通过S408获得的改性剂和溶剂的原料混合均 匀，获得第一物料，其中，溶剂为白油；

[0114] S411.将通过S410获得的第一物料送入溶胀釜，在100摄氏度的温度 条件下进行‑1时间为0.5小时的溶胀，获得第二物料，其中，溶胀釜的剪切 速率为1200秒 ；

[0115] S412.将通过S411获得的第二物料送入双螺杆挤出机，在180摄氏度 的温度条件和200转每分钟的转速条件下，进行熔融挤出，获得第三物料；

[0116] S413.将通过S412获得的第三物料在20摄氏度的温度条件下，进行 18小时的水浴冷却，获得超高分子量聚乙烯原丝；

[0117] S414.将通过S413获得的超高分子量聚乙烯原丝送入萃取机，在36 摄氏度的温度条件下进行萃取，获得第四物料；

[0118] S415.将通过S414获得的第四物料在30摄氏度的温度条件和氮气环 境下进行干燥，获得第五物料；

[0119] S416.将通过S415获得的第五物料在90摄氏度的温度条件下进行一 级拉伸，在120摄氏度的温度条件下进行二级拉伸，在140摄氏度的温度 条件下进行三级拉伸，获得第六物料，其中，一级拉伸的拉伸倍数为3倍 至4倍，二级拉伸的拉伸倍数为2倍至3倍，三级拉伸的拉伸倍数为1.5 倍至2倍；

[0120] S417.将通过S416获得的第六物料送入卷绕机，进行卷绕，获得超高 分子量聚乙烯纤维缆绳材料。

[0121] 实施例2

[0122] 本实施例提供了一种超高分子量聚乙烯纤维缆绳材料的制备方法，包括 以下步骤。

[0123] S501.按四氯化钛：聚乙烯醇：乙醇＝20：15：100的质量比，将四氯 化钛、聚乙烯醇和乙醇混合，获得第一混合物；

[0124] S502.按氮化硅：乙烯基三甲氧基硅烷：乙醇＝20：15：100的质量比， 将氮化硅、乙烯基三甲氧基硅烷和乙醇混合，获得第二混合物；

[0125] S503.按第一混合物：第二混合物＝40：100的质量比，将通过S501 获得的第一混合物和通过S502获得的第二混合物混合，获得第三混合物， 并以10毫升/分钟的速率向第三混合物中滴加氢氧化钠溶液并同步搅拌， 直至将第三混合物的pH值调节至12；

[0126] S504.将通过S503获得的第三混合物送入反应釜，在200摄氏度的温 度条件下反应4小时后进行冷却、过滤、洗涤和干燥，获得沉淀物；

[0127] S505.按石蜡：十二烷基苯磺酸钠：水＝20：15：100的质量比，将通 过S504获得的石蜡、十二烷基苯磺酸钠和水在65摄氏度的温度条件下混 合并超声乳化40分钟，获得第四混合物；

[0128] S506.按六偏磷酸钠：沉淀物：第四混合物＝1：12：100的质量比， 将六偏磷酸钠、通过S504获得的沉淀物和通过S505获得的第四混合物在 85摄氏度的温度条件下混合并超声乳化40分钟，降至室温后获得第五混 合物，并将第五混合物的pH值调节至6；

[0129] S507.按三聚氰胺：甲醛水溶液：水＝50：80：100的质量比，将三聚 氰胺、浓度为40wt％的甲醛水溶液和水混合，获得第六混合物，并将第六 混合物的pH值调节至9；

[0130] S508.将通过S506获得的第五混合物加热至65摄氏度后，以18毫升 /分钟的速率，向第五混合物中滴加通过S507获得的第六混合物并同步搅 拌，滴加完毕后停止加热并静置2小时，静置完毕后将pH值调节至8，pH 值调节完毕后进行过滤、洗涤和干燥，获得改性剂，其中，第六混合物的 滴加量为石蜡的添加质量的1.6倍；

[0131] S510.按超高分子量聚乙烯：改性剂：溶剂＝30：6：100的质量比， 将包括超高分子量聚乙烯、通过S508获得的改性剂和溶剂的原料混合均 匀，获得第一物料，其中，溶剂为白油；

[0132] S511.将通过S510获得的第一物料送入溶胀釜，在110摄氏度的温度 条件下进行‑1时间为1.5小时的溶胀，获得第二物料，其中，溶胀釜的剪切 速率为1500秒 ；

[0133] S512.将通过S511获得的第二物料送入双螺杆挤出机，在220摄氏度 的温度条件和400转每分钟的转速条件下，进行熔融挤出，获得第三物料；

[0134] S513.将通过S512获得的第三物料在25摄氏度的温度条件下，进行 24小时的水浴冷却，获得超高分子量聚乙烯原丝；

[0135] S514.将通过S513获得的超高分子量聚乙烯原丝送入萃取机，在38 摄氏度的温度条件下进行萃取，获得第四物料；

[0136] S515.将通过S514获得的第四物料在36摄氏度的温度条件和氮气环 境下进行干燥，获得第五物料；

[0137] S516.将通过S515获得的第五物料在110摄氏度的温度条件下进行一 级拉伸，在130摄氏度的温度条件下进行二级拉伸，在150摄氏度的温度 条件下进行三级拉伸，获得第六物料，其中，一级拉伸的拉伸倍数为3倍 至4倍，二级拉伸的拉伸倍数为2倍至3倍，三级拉伸的拉伸倍数为1.5 倍至2倍；

[0138] S517.将通过S516获得的第六物料送入卷绕机，进行卷绕，获得超高 分子量聚乙烯纤维缆绳材料。

[0139] 对比例

[0140] S610.按超高分子量聚乙烯：氮化硅：溶剂＝30：6：100的质量比， 将包括超高分子量聚乙烯、氮化硅和溶剂的原料混合均匀，获得第一物料， 其中，溶剂为白油；

[0141] S611.将通过S610获得的第一物料送入溶胀釜，在110摄氏度的温度 条件下进行‑1时间为1.5小时的溶胀，获得第二物料，其中，溶胀釜的剪切 速率为1500秒 ；

[0142] S612.将通过S611获得的第二物料送入双螺杆挤出机，在220摄氏度 的温度条件和400转每分钟的转速条件下，进行熔融挤出，获得第三物料；

[0143] S613.将通过S612获得的第三物料在25摄氏度的温度条件下，进行 24小时的水浴冷却，获得超高分子量聚乙烯原丝；

[0144] S614.将通过S613获得的超高分子量聚乙烯原丝送入萃取机，在38 摄氏度的温度条件下进行萃取，获得第四物料；

[0145] S615.将通过S614获得的第四物料在36摄氏度的温度条件和氮气环 境下进行干燥，获得第五物料；

[0146] S616.将通过S615获得的第五物料在110摄氏度的温度条件下进行一 级拉伸，在130摄氏度的温度条件下进行二级拉伸，在150摄氏度的温度 条件下进行三级拉伸，获得第六物料，其中，一级拉伸的拉伸倍数为3倍 至4倍，二级拉伸的拉伸倍数为2倍至3倍，三级拉伸的拉伸倍数为1.5 倍至2倍；

[0147] S617.将通过S616获得的第六物料送入卷绕机，进行卷绕，获得超高 分子量聚乙烯纤维缆绳材料。

[0148] 性能测试

[0149] 分别对实施例1、实施例2、对比例获得的超高分子量聚乙烯纤维进行力 学性能检测。实施例1的超高分子量聚乙烯纤维的强度为38.2CN/dtex，实施 例2的超高分子量聚乙烯纤维的强度为38.9CN/dtex，对比例的超高分子量聚 乙烯纤维的强度为37.1CN/dtex，。

[0150] 采用AATCC 100‑2012：抗菌纺织品的评价方法(Antibacterial Finishes on Textile Materials:Assessment of Fulltext Information)，对实施例1和实施例2获 得的超高分子量聚乙烯纤维进行抗菌性能检测。其中，实施例1获得的超高分 子量聚乙烯纤维的抗菌性能计算公式为：R1(％)＝(A1‑B1)/A1×100％。R1为 抗菌率，A1为对比例的超高分子量聚乙烯纤维的平均回收菌数，B1为实施例1的超高分子量聚乙烯纤维的平均回收菌数。实施例1的超高分子量聚乙烯纤 维的抗菌率R1为68.3％。实施例2获得的超高分子量聚乙烯纤维的抗菌性能 计算公式为：R2(％)＝(A2‑B2)/A2×100％。R2为抗菌率，A2为对比例的超高 分子量聚乙烯纤维的平均回收菌数，B2为实施例2的超高分子量聚乙烯纤维 的平均回收菌数。实施例2的超高分子量聚乙烯纤维的抗菌率R为67.5％。

[0151] 在本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理 解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确 的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如， “连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是 直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言， 可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0152] 在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例” 等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于 本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述 不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特 点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

[0153] 以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的 技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内， 所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。