本发明专利技术提供了一种纤维及其制备方法，所述纤维的原料中主要包括增溶型超高分子量超细粒径聚乙烯；所述聚乙烯的粘均分子量(Mv)大于1×106；所述聚乙烯为球形或类球形颗粒，平均粒径为10～100μm，标准差为2μm‑15μm，堆密度为0.1g/mL～0.3g/mL；所述增溶型超高分子量超细粒径聚乙烯中溶剂的重量百分含量为大于0且小于等于98wt％。所述纤维由于使用了所述增溶型超高分子量超细粒径聚乙烯作为原料，具有优异的耐蠕变性能，使用温度范围极宽(既适合于低温使用，也适合于较高温度的使用)。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种纤维及其制备方法，具体涉及一种增溶型超高分子量超细粒径聚乙烯制备的纤维及其制备方法。
技术介绍
聚乙烯纤维包括长纤维、短纤维、无纺布等。其中，聚乙烯长纤维光泽好、手感柔软、悬垂性良好、密度小，适用于针织行业，与棉、黏胶丝、真丝、氨纶等交织成棉盖丙、丝盖丙等产品时，是制作高档运动服、T恤等的理想材料；聚乙烯短纤维与棉花混纺可做成棉细布、床单，与黏胶混纺可做毛毯、聚乙烯纯纺和混纺毛线、地毯，棉絮及烟用滤咀。聚乙烯无纺布用于一次性医疗卫生用品、一次性防污服、农业用布、家具用布或制鞋业的衬里等，或者用于医疗卫生、保暖材料、过滤材料等领域。常规的聚乙烯纤维虽然具有质轻、强度高、弹性好、耐磨、耐腐蚀、绝缘性好、保暖性好等诸多优点，但其也存在耐热、耐低温、耐老化性能差的缺陷，而且其吸湿性和染色性能也很差。目前的现有技术中多采用与丙烯共聚、添加共混改性剂(如添加乙丙橡胶、EPDM、POE、EVA或SBS等)等方式来改进其耐低温性能，但这些方法在提高耐低温性能的时候，会影响聚乙烯的其他的优异性能，如强度和模量等。化学纤维的成型加工包括湿法纺丝、干-湿法纺丝和熔融纺丝等。在化学纤维成型加工过程中，牵伸是一个重要的工艺过程。牵伸可以使化学纤维中的高分子产生力学、光学、热学等方面的各向异性，有效地提高化学纤维的强度。对于熔融纺丝，其中的牵伸工序主要采用热辊牵伸、热板牵伸和热箱牵伸；对于湿法或干-湿法纺丝，除了上述牵伸方式外，还可以采用加压蒸汽牵伸。通过加工方式的调整来改善聚乙烯的上述诸多不利之处，也是目前研究较多的一个方向。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种耐低温性能优异、各项力学性能和热学性能均十分优异的增溶型超高分子量超细粒径聚乙烯制备的纤维及其制备方法。为了解决以上技术问题，本专利技术提供一种纤维，其原料中主要包括增溶型超高分子量超细粒径聚乙烯；所述增溶型超高分子量超细粒径聚乙烯的粘均分子量(Mv)大于1×106；所述增溶型超高分子量超细粒径聚乙烯为球形或类球形颗粒，平均粒径为10～100μm，标准差为2μm-15μm，堆密度为0.1g/mL～0.3g/mL；所述增溶型超高分子量超细粒径聚乙烯中溶剂的重量百分含量为大于0且小于等于98wt％；所述增溶型超高分子量超细粒径聚乙烯采用选自方法(1)或方法(2)中的一种的制备方法制得：所述方法(1)包括以下步骤：(1a)在催化剂和分散介质的作用下，乙烯进行聚合反应；其中，聚合反应的温度为-20～100℃；其中，乙烯中的一氧化碳含量少于5ppm，二氧化碳少于15ppm，共轭二烯烃含量少于10ppm；(1b)步骤(1a)的聚合结束后，加入溶剂，然后通过分馏的方法去除所述分散介质，得到所述增溶型超高分子量超细粒径聚乙烯；所述方法(2)包括以下步骤：(2a)在催化剂、分散介质和溶剂的作用下，乙烯进行聚合反应；其中，聚合反应的温度为-20～100℃；其中，乙烯中的一氧化碳含量少于5ppm，二氧化碳少于15ppm，共轭二烯烃含量少于10ppm；(2b)步骤(2a)的聚合结束后，通过分馏的方法去除所述分散介质，得到所述增溶型超高分子量超细粒径聚乙烯；上述方法(1)或方法(2)中，所述分散介质的沸点低于所述溶剂的沸点且至少低5℃；上述方法(1)或方法(2)中，所述催化剂通过包括以下步骤的方法制备得到：(a)将卤化镁、醇类化合物、助剂、部分的内给电子体和溶剂混合，制得混合物I；(b)在反应器中加入上述的混合物I，预热到-30℃～30℃，滴加钛化合物；或者，在反应器中加入钛化合物，预热到-30℃～30℃，滴加上述的混合物I；(c)滴加完成后，反应体系经过30分钟～3小时升温至90℃～130℃，加入剩余的内给电子体继续反应；(d)滤除反应体系的液体，加入剩余的钛化合物，继续反应；(e)反应完成后，后处理得到所述的催化剂。根据本专利技术，所述原料中除所述增溶型超高分子量超细粒径聚乙烯外，还包括抗氧剂。优选地，抗氧剂的添加量相对于100重量份增溶型超高分子量超细粒径聚乙烯，为0.01-1重量份，还优选为0.02-0.5重量份。具体的，所述纤维由含有抗氧剂的所述增溶型超高分子量超细粒径聚乙烯制得。根据本专利技术，所述增溶型超高分子量超细粒径聚乙烯中溶剂的重量百分含量优选为大于0且小于等于80wt％，还优选为大于0且小于等于50wt％，更优选为10-50wt％，还更优选为20-40wt％。根据本专利技术，所述增溶型超高分子量超细粒径聚乙烯的粒径分布近似于正态分布。根据本专利技术，所述增溶型超高分子量超细粒径聚乙烯的粘均分子量(Mv)大于等于1.5×106，优选地为1.5×106～4.0×106；所述增溶型超高分子量超细粒径聚乙烯的分子量分布Mw/Mn为2～15，优选为3～10，还优选为4～8。根据本专利技术，所述增溶型超高分子量超细粒径聚乙烯的平均粒径优选为20μm-90μm，还优选为30-85μm，更优选为50μm-80μm；所述标准差优选为5μm-15μm，更优选为6μm-12μm，还优选为8μm-10μm；所述增溶型超高分子量超细粒径聚乙烯的堆密度优选为0.15g/mL-0.25g/mL，例如0.2g/mL。本专利技术还提供上述纤维的制备方法，其包括以下步骤：1)将包含所述增溶型超高分子量超细粒径聚乙烯的原料溶解在溶剂中得到纺丝溶液或凝胶；2)通过冻胶纺丝方法纺丝，得到凝胶纤维；3)牵伸；制得所述纤维。根据本专利技术，步骤1)中，为了避免超高分子量聚乙烯在溶解和使用中的降解，在溶解过程中需加入抗氧剂。抗氧剂的添加量相对于100重量份增溶型超高分子量超细粒径聚乙烯，为0.01-1重量份，还优选为0.02-0.5重量份。在一种实施方式中，步骤3)的牵伸步骤前，包括通过凝固剂或萃取剂将溶剂萃取的步骤。优选地，所述凝固剂或萃取剂选用低沸点的有机溶剂，例如是下述低沸点的有机溶剂中的一种或多种：石油醚、二氯甲烷、环己烷等。其中，所述步骤3)中的牵伸采用热箱或热辊牵伸，也可以采用热浴牵伸方式。对于其中的热浴牵伸方式，优选的，采用的热浴介质包括选自多元醇(优选沸点为120-220℃)、聚氧乙烯齐聚物(优选的，相对分子量为88-5000g/mol)、聚氧丙烯齐聚物(优选的，相对分子量为116-1200g/mol)、矿物油和硅油中的一种或多种组分。优选地，所述热浴介质温度TL设定为介于聚合物基体的玻璃化温度Tg与聚合物基体的分解温度Td之间。在另一种实施方式中，所述步骤3)具体为：所述凝胶纤维经过凝胶丝牵伸、溶剂萃取、干燥、第一热箱干热牵伸、第二热箱干热牵伸、热定型和卷绕等工序，得到本专利技术的纤维。其中，凝胶丝牵伸工序中的牵伸温度为10-70℃，优选25-50℃；牵伸倍数为2-20倍，优选3-15倍。其中，溶剂萃取工序中的萃取剂选用低沸点的有机溶剂，例如是下述低沸点的有机溶剂中的一种或多种：石油醚、二氯甲烷、环己烷等。其中，干燥工序中的干燥通过热风干燥，热风温度为30-90℃，优选40-80℃。其中，第一热箱干热牵伸工序中的温度为100-160℃，优选130-145℃；牵伸倍数为1-20倍，优选1.5-15倍。其中，第二热箱干热牵伸工序中的温度为110-160℃，优选130-145℃；本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种纤维，其特征在于，所述纤维的原料中主要包括增溶型超高分子量超细粒径聚乙烯；所述增溶型超高分子量超细粒径聚乙烯的粘均分子量(Mv)大于1×106；所述增溶型超高分子量超细粒径聚乙烯为球形或类球形颗粒，平均粒径为10～100μm，标准差为2μm‑15μm，堆密度为0.1g/mL～0.3g/mL；所述增溶型超高分子量超细粒径聚乙烯中溶剂的重量百分含量为大于0且小于等于98wt％；所述增溶型超高分子量超细粒径聚乙烯采用选自方法(1)或方法(2)中的一种的制备方法制得：所述方法(1)包括以下步骤：(1a)在催化剂和分散介质的作用下，乙烯进行聚合反应；其中，聚合反应的温度为‑20～100℃；其中，乙烯中的一氧化碳含量少于5ppm，二氧化碳少于15ppm，共轭二烯烃含量少于10ppm；(1b)步骤(1a)的聚合结束后，加入溶剂，然后通过分馏的方法去除所述分散介质，得到所述增溶型超高分子量超细粒径聚乙烯；所述方法(2)包括以下步骤：(2a)在催化剂、分散介质和溶剂的作用下，乙烯进行聚合反应；其中，聚合反应的温度为‑20～100℃；其中，乙烯中的一氧化碳含量少于5ppm，二氧化碳少于15ppm，共轭二烯烃含量少于10ppm；(2b)步骤(2a)的聚合结束后，通过分馏的方法去除所述分散介质，得到所述增溶型超高分子量超细粒径聚乙烯；上述方法(1)或方法(2)中，所述分散介质的沸点低于所述溶剂的沸点且至少低5℃；上述方法(1)或方法(2)中，所述催化剂通过包括以下步骤的方法制备得到：(a)将卤化镁、醇类化合物、助剂、部分的内给电子体和溶剂混合，制得混合物I；(b)在反应器中加入上述的混合物I，预热到‑30℃～30℃，滴加钛化合物；或者，在反应器中加入钛化合物，预热到‑30℃～30℃，滴加上述的混合物I；(c)滴加完成后，反应体系经过30分钟～3小时升温至90℃～130℃，加入剩余的内给电子体继续反应；(d)滤除反应体系的液体，加入剩余的钛化合物，继续反应；(e)反应完成后，后处理得到所述的催化剂。...
【技术特征摘要】
1.一种纤维，其特征在于，所述纤维的原料中主要包括增溶型超高分子量超细粒径聚乙烯；所述增溶型超高分子量超细粒径聚乙烯的粘均分子量(Mv)大于1×106；所述增溶型超高分子量超细粒径聚乙烯为球形或类球形颗粒，平均粒径为10～100μm，标准差为2μm-15μm，堆密度为0.1g/mL～0.3g/mL；所述增溶型超高分子量超细粒径聚乙烯中溶剂的重量百分含量为大于0且小于等于98wt％；所述增溶型超高分子量超细粒径聚乙烯采用选自方法(1)或方法(2)中的一种的制备方法制得：所述方法(1)包括以下步骤：(1a)在催化剂和分散介质的作用下，乙烯进行聚合反应；其中，聚合反应的温度为-20～100℃；其中，乙烯中的一氧化碳含量少于5ppm，二氧化碳少于15ppm，共轭二烯烃含量少于10ppm；(1b)步骤(1a)的聚合结束后，加入溶剂，然后通过分馏的方法去除所述分散介质，得到所述增溶型超高分子量超细粒径聚乙烯；所述方法(2)包括以下步骤：(2a)在催化剂、分散介质和溶剂的作用下，乙烯进行聚合反应；其中，聚合反应的温度为-20～100℃；其中，乙烯中的一氧化碳含量少于5ppm，二氧化碳少于15ppm，共轭二烯烃含量少于10ppm；(2b)步骤(2a)的聚合结束后，通过分馏的方法去除所述分散介质，得到所述增溶型超高分子量超细粒径聚乙烯；上述方法(1)或方法(2)中，所述分散介质的沸点低于所述溶剂的沸点且至少低5℃；上述方法(1)或方法(2)中，所述催化剂通过包括以下步骤的方法制备得到：(a)将卤化镁、醇类化合物、助剂、部分的内给电子体和溶剂混合，制得混合物I；(b)在反应器中加入上述的混合物I，预热到-30℃～30℃，滴加钛化合物；或者，在反应器中加入钛化合物，预热到-30℃～30℃，滴加上述的混合物I；(c)滴加完成后，反应体系经过30分钟～3小时升温至90℃～130℃，加入剩余的内给电子体继续反应；(d)滤除反应体系的液体，加入剩余的钛化合物，继续反应；(e)反应完成后，后处理得到所述的催化剂。2.根据权利要求1所述的纤维，其特征在于，所述原料中除所述增溶型超高分子量超细粒径聚乙烯外，还包括抗氧剂。优选地，抗氧剂的添加量相对于100重量份增溶型超高分子量超细粒径聚乙烯，为0...
【专利技术属性】
技术研发人员：李化毅，李倩，孙同兵，朱才镇，刘瑞刚，赵宁，徐坚，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11
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