溶液法制备聚乙烯纤维的方法技术

本发明专利技术公开了溶液法制备聚乙烯纤维的方法，属于聚乙烯纤维技术领域。其通过将聚乙烯树脂分散在有机溶剂中，得到混合溶液，其中，有机溶剂选自十氢萘、石蜡油、白油、二甲苯中的一种或者多种的混合物，聚乙烯树脂在聚乙烯及有机溶剂构成的混合溶液中的质量百分含量的取值范围为6％‑20％；混合溶液溶胀后，形成纺丝溶液；经过计量的纺丝溶液从喷丝板孔挤出，形成纺丝细流；纺丝细流经过冷却固化成型，得到固态冻胶丝束；固态冻胶丝束经过设置有气体喷嘴的干燥热箱除去有机溶剂并热牵伸后，得到干态原丝；干态原丝经过后纺热拉伸，得到聚乙烯纤维。应用该方法得到的聚乙烯纤维强度不低于22cN/dtex，模量不低于800cN/dtex，有机溶剂的残留量小于10ppm，纤维不匀率低于5％。

Preparation of polyethylene fiber by solution method

【技术实现步骤摘要】
溶液法制备聚乙烯纤维的方法
本专利技术涉及聚乙烯纤维
，特别是涉及溶液法制备聚乙烯纤维的方法。
技术介绍
聚乙烯是由乙烯在一定条件下聚合制得的一种树脂，该树脂规整性好，具有线性大分子链结构，现有技术条件下，当分子量达到10万及以上时，通过熔融纺丝或者溶液纺丝技术，可用其制备纤维，并随着分子量的增加，纤维力学性能随之增加，当分子量达到100万时，熔融纺丝技术难度加大，溶液纺丝技术普遍被采用。现有技术中，为了得到干态纤维，含溶剂初生丝通过加热挥发或者萃取的方式去除溶剂，均体现出大面积、大风量加热除溶剂，需要大量的热量和气体来干燥和输送溶剂，造成能量损耗，生产成本较高，同时对环境造成一定的污染。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种溶液法制备聚乙烯纤维的方法，具有流程短，节能环保，成本低，得到的聚乙烯纤维具有强度不低于22cN/dtex，模量不低于800cN/dtex，有机溶剂的残留量小于10ppm，纤维不匀率低于5％的优点，从而更加适于实用。为了达到上述目的，本专利技术提供的溶液法制备聚乙烯纤维的方法的技术方案如下：本专利技术提供的溶液法制备聚乙烯纤维的方法包括以下步骤：将聚乙烯树脂分散在有机溶剂中，得到混合溶液，其中，所述有机溶剂选自十氢萘、石蜡油、白油、二甲苯中的一种或者多种的混合物，所述聚乙烯树脂在聚乙烯及有机溶剂构成的混合溶液中的质量百分含量的取值范围为6％-20％；所述混合溶液在第一设定温度条件下溶胀设定时长后升温至第二设定温度，形成纺丝溶液；经过计量的所述纺丝溶液从喷丝板孔挤出，形成纺丝细流；所述纺丝细流经过冷却固化成型，得到固态冻胶丝束，其中，所述固态冻胶丝束无毛丝、断丝；所述固态冻胶丝束经过设置有气体喷嘴的干燥热箱除去所述有机溶剂并热牵伸后，得到干态原丝，其中，所述气体喷嘴置于密封环境中循环利用；所述干态原丝经过后纺热拉伸，得到聚乙烯纤维。本专利技术提供的溶液法制备聚乙烯纤维的方法还可采用以下技术措施进一步实现。作为优选，所述混合溶液在第一设定温度条件下溶胀设定时长后升温至第二设定温度，形成纺丝溶液的过程中，所述第一设定温度的取值范围为80℃-100℃；所述设定时长的取值范围为3h-4h；所述第二设定温度的取值范围为150℃-170℃。作为优选，所述聚乙烯树脂的分子量的取值范围为100万-600万。作为优选，所述纺丝细流经过冷却固化成型，得到固态冻胶丝束的过程中，所述冷却介质选自十氢萘液体或者水，所述冷却温度的取值范围为0℃-20℃，所述固态冻胶丝束聚乙烯分子链为线型结构。作为优选，所述固态冻胶丝束经过设置有气体喷嘴的干燥热箱除去所述有机溶剂并热牵伸后，得到干态原丝的过程中，所述气体喷嘴选自网络喷嘴、气刀或者风刀。作为优选，所述气体喷嘴的形式选自微孔或者狭缝，其中，所述微孔的孔口与固态冻胶丝束之间间距小于或者等于5mm；所述狭缝的狭缝口与固态冻胶丝束之间间距小于或者等于5mm。作为优选，所述固态冻胶丝束经过设置有气体喷嘴的干燥热箱除去所述有机溶剂并热牵伸后，得到干态原丝过程中，所述固态冻胶丝束与所述微孔的孔口或者狭缝的狭缝口直接接触。作为优选，所述固态冻胶丝束的丝纤度小于或者等于1000dtex时，所述微孔的孔径小于或者等于1mm，或者，所述狭缝的宽度小于或者等于1mm。作为优选，所述固态冻胶丝束经过设置有气体喷嘴的干燥热箱除去所述有机溶剂并热牵伸后，得到干态原丝的过程中，所述气体喷嘴内的气体压力的取值范围为0.1MPa-0.8MPa；所述气体喷嘴内气体温度的取值范围为80℃-120℃；所述气体喷嘴内的气体选自氮气、蒸汽、二氧化碳、空气或者它们的任意混合气体。作为优选，所述固态冻胶丝束经过设置有气体喷嘴的干燥热箱除去所述有机溶剂并热牵伸后，得到干态原丝的过程中，所述热牵伸的倍数的取值范围为1.1倍-1.2倍。本专利技术提供的溶液法制备聚乙烯纤维的方法依次通过将聚乙烯树脂分散在有机溶剂中，得到混合溶液，其中，有机溶剂选自十氢萘、石蜡油、白油、二甲苯中的一种或者多种的混合物，聚乙烯树脂在聚乙烯及有机溶剂构成的混合溶液中的质量百分含量的取值范围为6％-20％；混合溶液在第一设定温度条件下溶胀设定时长后升温至第二设定温度，形成纺丝溶液；经过计量的纺丝溶液从喷丝板孔挤出，形成纺丝细流；纺丝细流经过冷却固化成型，得到固态冻胶丝束；固态冻胶丝束经过设置有气体喷嘴的干燥热箱除去有机溶剂并热牵伸后，得到干态原丝；干态原丝经过后纺热拉伸，得到聚乙烯纤维。应用该方法制得的聚乙烯纤维中，得到的聚乙烯纤维强度不低于22cN/dtex，模量不低于800cN/dtex，有机溶剂的残留量小于10ppm，纤维不匀率低于5％，并且，具有流程短，节能环保，成本低的优点。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1为本专利技术实施例提供的溶液法制备聚乙烯纤维的方法的步骤流程图；图2为本专利技术实施例提供的溶液法制备聚乙烯纤维的方法过程中物质的变化过程示意图。具体实施方式本专利技术为解决现有技术存在的问题，提供一种溶液法制备聚乙烯纤维的方法，具有流程短，节能环保，成本低，得到的纤维有机溶剂的残留量小于10ppm，纤维不匀率低于5％的优点，从而更加适于实用。为更进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本专利技术提出的溶液法制备聚乙烯纤维的方法，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，具体的理解为：可以同时包含有A与B，可以单独存在A，也可以单独存在B，能够具备上述三种任一种情况。参见附图1，本专利技术实施例提供的溶液法制备聚乙烯纤维的方法包括以下步骤：将聚乙烯树脂分散在有机溶剂中，得到混合溶液，其中，所述有机溶剂选自十氢萘、石蜡油、白油、二甲苯中的一种或者多种的混合物，所述聚乙烯树脂在聚乙烯及有机溶剂构成的混合溶液中的质量百分含量的取值范围为6％-20％；所述混合溶液在第一设定温度条件下溶胀设定时长后升温至第二设定温度，形成纺丝溶液；经过计量的所述纺丝溶液从喷丝板孔挤出，形成纺丝细流；所述纺丝细流经过冷却固化成型，得到固态冻胶丝束，其中，所述固态冻胶丝束无毛丝、断丝；其中，因为生产的是长丝，同时又要满足纤维的力学性能，出现毛丝、断丝，影响纤维强度，很难通过气体喷嘴，影响后道本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种溶液法制备聚乙烯纤维的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n将聚乙烯树脂分散在有机溶剂中，得到混合溶液，其中，所述有机溶剂选自十氢萘、石蜡油、白油、二甲苯中的一种或者多种的混合物，所述聚乙烯树脂在聚乙烯及有机溶剂构成的混合溶液中的质量百分含量的取值范围为6％-20％；/n所述混合溶液在第一设定温度条件下溶胀设定时长后升温至第二设定温度，形成纺丝溶液；/n经过计量的所述纺丝溶液从喷丝板孔挤出，形成纺丝细流；/n所述纺丝细流经过冷却固化成型，得到固态冻胶丝束，其中，所述固态冻胶丝束无毛丝、断丝；/n所述固态冻胶丝束经过设置有气体喷嘴的干燥热箱除去所述有机溶剂并热牵伸后，得到干态原丝，其中，所述气体喷嘴置于密封环境中，从喷嘴出来的气体循环利用；/n所述干态原丝经过后纺热牵伸，得到聚乙烯纤维。/n

【技术特征摘要】
1.一种溶液法制备聚乙烯纤维的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将聚乙烯树脂分散在有机溶剂中，得到混合溶液，其中，所述有机溶剂选自十氢萘、石蜡油、白油、二甲苯中的一种或者多种的混合物，所述聚乙烯树脂在聚乙烯及有机溶剂构成的混合溶液中的质量百分含量的取值范围为6％-20％；
所述混合溶液在第一设定温度条件下溶胀设定时长后升温至第二设定温度，形成纺丝溶液；
经过计量的所述纺丝溶液从喷丝板孔挤出，形成纺丝细流；
所述纺丝细流经过冷却固化成型，得到固态冻胶丝束，其中，所述固态冻胶丝束无毛丝、断丝；
所述固态冻胶丝束经过设置有气体喷嘴的干燥热箱除去所述有机溶剂并热牵伸后，得到干态原丝，其中，所述气体喷嘴置于密封环境中，从喷嘴出来的气体循环利用；
所述干态原丝经过后纺热牵伸，得到聚乙烯纤维。


2.根据权利要求1所述的溶液法制备聚乙烯纤维的方法，其特征在于，所述混合溶液在第一设定温度条件下溶胀设定时长后升温至第二设定温度，形成纺丝溶液的过程中，
所述第一设定温度的取值范围为80℃-100℃；
所述设定时长的取值范围为3h-4h；
所述第二设定温度的取值范围为150℃-170℃。


3.根据权利要求1所述的溶液法制备聚乙烯纤维的方法，其特征在于，所述聚乙烯树脂的分子量的取值范围为100万-600万。


4.根据权利要求1所述的溶液法制备聚乙烯纤维的方法，其特征在于，所述纺丝细流经过冷却固化成型，得到固态冻胶丝束的过程中，所述冷却介质选自十氢萘液体或者水，所述冷却温度的取值范围为0℃-20℃，所述固态冻胶丝束聚乙烯分子链为线型结构。


5.根据权利要求1所述的溶液法制备聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：李方全，李鑫，孔令熙，王雪，谢璨，程金龙，苏自强，王万杰，
申请(专利权)人：中国纺织科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11