一种超高分子量聚乙烯增强纤维的制备制造技术

本发明专利技术公开了一种以超高分子量聚乙烯纤维加工及使用过程中的废弃物作为原料进行回收、加工处理工艺得到增强纤维的方法，包括：(1)将超高分子量聚乙烯的废弃物作为原料加入剪切机中进行撕碎，得到纤维碎片；(2)将步骤(1)所得纤维碎片加入粉碎机中进行粉碎得到纤维颗粒；(3)将步骤(2)所得纤维颗粒和偶联剂、增溶剂混合，然后加热、搅拌进行团聚；(4)将步骤(3)所得团聚物经过冷却水槽进行冷却，然后进入双螺杆机中进行挤压成型，得到成品。本发明专利技术的优点在于变废为宝，既能保护环境，又能节约资源，使用该产品生产出的下游产品具有超强的耐磨性、耐冲击性、良好的韧性等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及超高分子量聚乙烯材料加工及使用过程中产生的废弃物(包括各种半成品、残次品、加工边角料)的回收、再生利用，尤其涉及一种利用废弃物制备成超高分子量聚乙烯增强纤维。
技术介绍
超高分子量聚乙烯增强纤维，又称高强高模聚乙烯纤维(英文简称UHMWPE)，由分子量在100万以上的聚乙烯所纺出的纤维。超高分子量聚乙烯纤维有着优越的特性：耐磨性、耐冲击性、良好的自润滑性、耐化学药腐蚀性、冲击能吸收性，另外还有着极低的饱和吸水率、在-265℃到80℃间均能保持良好的韧性和强度的工作温度范围。其应用领域涉及如下：航天航空、国防军工、海洋工程、轨道交通、城市建设、新能源材料，尤其是在铅蓄电池行业做为其蓄电池隔板有着不可替代性。但是由于超高分子量聚乙烯纤维具有熔体黏度高、临界剪切速率底、摩擦系数小、成型温度范围窄、加工过程易氧化降解等特性，再生加工难以成型，因此超高分子量聚乙烯纤维目前的状况就是难以回收和利用。然而超高分子量聚乙烯纤维优越的特性吸引着多个领域、多个行业对其的广泛使用，所以无法避免的同步产生了大量难以回收的超高分子量聚乙烯纤维废弃物，造成了严重的环境污染和资源浪费。因此开发超高分子量聚乙烯纤维的回收利用技术，是实现资源的再生循环利用、节能减排、循环经济和环境治理的重要研究课题。超高分子量聚乙烯纤维在日常生产过程中主要有两种方法：一是溶液凝胶纺丝法，二是熔体纺丝法。溶液凝胶纺丝法目前是技术成熟完善的主流产业化模式，在专利CN1060543C、ZL85107352、ZL97106768、US430577、EP0064167、ZL101205637、CN101684573中均有描述；熔体纺丝技术目前也是研究比较多的方法，它是将混合物经过熔融挤出成型后进行多级热拉伸以制得高强度纤维的方法。但上述两种工艺方法对于不同形状、不同分子量级别的超高分子量聚乙烯纤维回收工艺来说是无法适用的，原因如下：(1)溶液凝胶纺丝法暴露出其生产流程长、生产成本高等缺点，过高的成本对于回收已经没有意义；(2)而熔体纺丝法其本身不采用助剂展现出的熔融纺丝困难、生产不稳定等现象对于超高分子量聚乙烯纤维的回收工艺来说，放大效应愈加显著。目前超高分子量聚乙烯纤维废弃物的处理方式主要是填埋和焚烧，这均不是最佳的方案，即对土壤、环境都造成了严重的影响，也不遵循循环经济的原则。因此将超高分子量聚乙烯纤维的各种半成品、残次品、加工边角料、废弃物等等经过系列的加工处理、回收制备成新型的超高分子量聚乙烯增强纤维，这无论对经济发展，还是社会就业、环境保护都有着积极和重要的意义。
技术实现思路
本专利技术提供了一种超高分子量聚乙烯纤维的回收工艺，主要对超高分子量聚乙烯纤维加工及使用过程中的废弃物(包括各种半成品、残次品、加工边角料)等进行回收、处理，得到一种新型的超高分子量聚乙烯增强纤维，解决带来的社会公害问题，同时回收加工后的超高分子量聚乙烯纤维做为一种增强型的材料，可以广泛应用于众多领域。一种超高分子量聚乙烯增强纤维的制备工艺的技术方案如下步骤所示：(1)将超高分子量聚乙烯的废弃物作为原料加入剪切机中进行撕碎，得到纤维碎片；(2)将步骤(1)所得纤维碎片加入粉碎机中进行粉碎得到纤维颗粒；(3)将步骤(2)所得纤维颗粒和偶联剂、增溶剂混合，然后加热、搅拌进行团聚；(4)将步骤(3)所得团聚物经过冷却水槽进行冷却，然后进入双螺杆机中进行挤压成型，得到成品。作为本专利技术的进一步方案：所述步骤(1)中，纤维碎片的直径大小为0.1～3cm。作为本专利技术的进一步方案：所述步骤(2)中，纤维颗粒的直径大小为0.1～0.5cm。作为本专利技术的进一步方案：所述步骤(3)中，偶联剂指高分子材料加工过程中经常用的偶联剂；增溶剂为沸点高于105℃、粘度较好的溶剂；混合加热的温度为70～100℃。作为本专利技术的进一步方案：所述步骤(4)中冷却水槽的冷却温度为20～50℃，双螺杆挤出机的各段温度为180～240℃，双螺杆挤出机的长径比为1∶45。本专利技术的有益效果：本专利技术所提供的回收超高分子聚乙烯废弃物的方法是利用粉碎、混料团聚、冷却、挤出等连续生产过程进行的，首先不产生“三废”；其次生产工序不复杂，生产周期短，制造成本低，再次通过变废为宝得到的新型超高分子量聚增强纤维具有广阔的市场前景。其所得产品可以广泛应用于众多领域：农业、公路交通、船舶、化工等等。既能保护环境，又能节约资源，大幅度提高超高分子聚乙烯废弃物的利用价值，能创造出巨大的经济效益。而使用该超高分子量聚乙烯增强纤维生产出的下游产品具有超强的耐磨性、耐冲击性、良好的自润滑性、耐化学药腐蚀性等性能。具体实施方式如下将结合本专利技术中的实施例，对本专利技术的技术方案进行描述，本专利技术专利所保护的内容不局限于本实施例，凡是基于本专利技术未进行创造性的改进和优化而进行的方案，均属于本专利技术专利权范围。实施例1(1)将超高分子量聚乙烯材质的铅蓄电池隔膜废弃物，经过洁净预处理后作为原料加入剪切机中，进行撕碎，得到直径为0.5～2cm的纤维碎片；(2)将步骤(1)所得直径为0.5～2cm纤维碎片加入粉碎机中进行粉碎，得到直径为0.05～0.2cm的纤维颗粒；(3)将步骤(2)所得直径为0.05～0.2cm纤维颗粒和偶联剂、流动性增强剂混合后，然后加热至85～90℃搅拌进行团聚；(4)将步骤(3)所得团聚物经过温度为25℃的冷却水槽进行冷却，然后进入长径比为1∶45的双螺杆机中进行挤压成型，双螺杆挤出机的各段温度为190～230℃，得到超高分子量聚乙烯增强纤维。本专利技术实施1例制备的超高分子量聚乙烯增强纤维的纤维强度为24N/dtex，断裂伸长率为7％。实施例2(1)将超高分子量聚乙烯材质的管材废弃物，经过洁净预处理后作为原料加入剪切机中，进行撕碎，得到直径为0.5～2.5cm的纤维碎片；(2)将步骤(1)所得直径为0.5～2.5cm纤维碎片加入粉碎机中进行粉碎，得到直径为0.1～0.2cm的纤维颗粒；(3)将步骤(2)所得直径为0.1～0.2cm纤维颗粒和偶联剂、流动性增强剂混合后，然后加热至95～100℃搅拌进行团聚；(4)将步骤(3)所得团聚物经过温度为40℃的冷却水槽进行冷却，然后进入长径比为1∶45的双螺杆机中进行挤压成型，双螺杆挤出机的各段温度为210～220℃，得到超高分子量聚乙烯增强纤维。本专利技术实施例2制备的超高分子量聚乙烯增强纤维的纤维强度为26N/dtex，断裂伸长率为<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超高分子量聚乙烯增强纤维的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：(1)将超高分子量聚乙烯的废弃物作为原料加入剪切机中进行撕碎，得到纤维碎片；(2)将步骤(1)所得纤维碎片加入粉碎机中进行粉碎得到纤维颗粒；(3)将步骤(2)所得纤维颗粒和偶联剂、增溶剂混合，然后加热、搅拌进行团聚；(4)将步骤(3)所得团聚物经过冷却水槽进行冷却，然后进入双螺杆机中进行挤压成型，得到成品。

【技术特征摘要】
1.一种超高分子量聚乙烯增强纤维的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将超高分子量聚乙烯的废弃物作为原料加入剪切机中进行撕碎，得到纤维碎片；
(2)将步骤(1)所得纤维碎片加入粉碎机中进行粉碎得到纤维颗粒；
(3)将步骤(2)所得纤维颗粒和偶联剂、增溶剂混合，然后加热、搅拌进行团聚；
(4)将步骤(3)所得团聚物经过冷却水槽进行冷却，然后进入双螺杆机中进行挤压成型，
得到成品。
2.根据权利要求1中所述的一种超高分子量聚乙烯增强纤维的制备工艺，其特征在于，所述
步骤(1)中，纤维碎片的直径大小为0.1～3cm。
3.根据权利要求1中...

【专利技术属性】
技术研发人员：周国成，方道成，方礼梅，程亚军，金晓峰，钟雨，
申请(专利权)人：常州塑料研究所有限公司，柏程再生资源科技镇江有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32