一种超高分子量聚乙烯有色纤维及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种超高分子量聚乙烯有色纤维及其制备方法，属于高分子材料技术领域。本发明专利技术控制有色粒子的粒径为100～600nm，具有较轻的质量不易沉降；再将纺丝液中超高分子量聚乙烯粉末和有色粒子的总质量浓度控制为3～8％，使超高分子量聚乙烯粉末和有色粒子均匀分散，且不沉降；溶胀的进行，使有色粒子很好地与超高分子量聚乙烯粉末结合，形成均匀的纺丝液；所得纺丝液再经挤出和凝固浴集束形成冻胶丝；所述冻胶丝经预牵伸、超倍拉伸，形成有色粒子均匀分布的超高分子量聚乙烯有色纤维，有色粒子的均匀分布，避免了因有色粒子分布不均带来的力学薄弱点，保证了超高分子量聚乙烯有色纤维的力学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种超高分子量聚乙烯有色纤维及其制备方法
本专利技术涉及高分子材料
，尤其涉及一种超高分子量聚乙烯有色纤维及其制备方法。
技术介绍
超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维是分子量在100万以上的线性结构聚乙烯的纤维，与碳纤维、芳纶并称为当今世界三大高性能纤维。UHMWPE纤维具有耐磨、耐化学腐蚀和抗切割性等特性，广泛应用于国防军需装备、航空航天、体育运动器材、生物医用材料等众多领域。近年来随着UHMWPE纤维应用领域的不断拓展，市场对UHMWPE有色纤维的需求日益提升。公开号为CN107604688A的专利公开了一种UHMWPE面料的涂料染色工艺，包括如下步骤：面料中的纤维改性→接枝→涂料染色→粘合→水洗、脱水→烘干→成品。该专利技术工艺简单，流程短，但其通过紫外线辐射进行表面改性，具有不可控性，同时会损伤纤维力学性能。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种超高分子量聚乙烯有色纤维及其制备方法。本专利技术提供的制备方法操作简单，且所得超高分子量聚乙烯有色纤维具有优异的力学性能。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种超高分子量聚乙烯有色纤维的制备方法，包括以下步骤：将超高分子量聚乙烯粉末、有色粒子和有机溶剂混合，进行溶胀、溶解，得到纺丝液；将所述纺丝液挤出和凝固浴集束，形成冻胶丝；将所述冻胶丝依次进行预牵伸、萃取、干燥、超倍拉伸、热定型和卷制，得到所述超高分子量聚乙烯有色纤维；所述有色粒子的粒径为100～600nm；所述纺丝液中超高分子量聚乙烯粉末和有色粒子的总质量浓度为3～8％。优选地，所述有色粒子包括铁酞菁、铜酞菁、锌酞菁、钴酞菁、锰酞菁、改性铁酞菁、改性铜酞菁、改性锌酞菁、改性钴酞菁和改性锰酞菁中的一种或几种。优选地，所述超高分子量聚乙烯粉末的粒径为50～200μm。优选地，所述超高分子量聚乙烯粉末和有色粒子的质量比为100：(1～10)。优选地，所述有机溶剂包括白油、煤油、矿物油和十氢萘中的一种或几种。优选地，所述挤出的温度为260～280℃；所述冻胶丝的直径为100～500μm。优选地，所述预牵伸的倍数为3～6倍。优选地，所述萃取的溶剂包括二甲苯、碳氢清洗剂、汽油、正辛烷、正庚烷、丙酮、二氯甲烷、二氯乙烷、四氯化碳、三氯三氟乙烷中的一种或几种。优选地，所述超倍拉伸包括：依次进行一级牵伸、二级牵伸和三级牵伸；所述一级牵伸的温度为130～145℃，一级牵伸的倍数为4～6倍；所述二级牵伸的温度为140～150℃，二级牵伸的倍数为1～4倍；所述三级牵伸的温度为140～150℃，三级牵伸的倍数为1～3倍。本专利技术还提供了上述技术方案所述的制备方法得到的超高分子量聚乙烯有色纤维，所述超高分子量聚乙烯有色纤维的断裂强度为27.4～32.8N/dtex，初始模量为1125～1422cN/dtex，耐水洗色牢度为4，耐摩擦色牢度为3～4。本专利技术提供了一种超高分子量聚乙烯有色纤维的制备方法，包括以下步骤：将超高分子量聚乙烯粉末、有色粒子和有机溶剂混合，进行溶胀、溶解，得到纺丝液；将所述纺丝液挤出和凝固浴集束，形成冻胶丝；将所述冻胶丝依次进行预牵伸、萃取、干燥、超倍拉伸、热定型和卷制，得到所述超高分子量聚乙烯有色纤维；所述有色粒子的粒径为100～600nm；所述纺丝液中聚乙烯粉末和有色粒子的总质量浓度为3～8％。本专利技术控制有色粒子的粒径为100～600nm，具有较轻的质量不易沉降；再将纺丝液中超高分子量聚乙烯粉末和有色粒子的总质量浓度控制为3～8％，使超高分子量聚乙烯粉末和有色粒子均匀分散，且不沉降；溶胀的进行，使有色粒子很好地与超高分子量聚乙烯粉末结合，形成均匀的纺丝液；所得纺丝液再经挤出和凝固浴集束形成冻胶丝；所述冻胶丝经预牵伸、超倍拉伸，形成有色粒子均匀分布的超高分子量聚乙烯有色纤维，有色粒子的均匀分布，避免了因有色粒子分布不均带来的力学薄弱点，保证了超高分子量聚乙烯有色纤维的力学性能。实施例的数据表明：本专利技术制备得到的超高分子量聚乙烯有色纤维的的断裂强度为27.4～32.8N/dtex，初始模量为1125～1422cN/dtex，耐水洗色牢度为4，耐摩擦色牢度为3～4。进一步地，超倍拉伸的合理设置，避免了牵伸的过程中有色粒子的迁移，保证了超高分子量聚乙烯有色纤维的力学性能。具体实施方式本专利技术提供了一种超高分子量聚乙烯有色纤维的制备方法，包括以下步骤：将超高分子量聚乙烯粉末、有色粒子和有机溶剂混合，进行溶胀、溶解，得到纺丝液；将所述纺丝液挤出和凝固浴集束，形成冻胶丝；将所述冻胶丝依次进行预牵伸、萃取、干燥、超倍拉伸、热定型和卷制，得到所述超高分子量聚乙烯有色纤维。在本专利技术中，如无特殊说明，本专利技术所用原料均优选为市售产品。本专利技术将超高分子量聚乙烯粉末、有色粒子和有机溶剂混合，进行溶胀、溶解，得到纺丝液。在本专利技术中，所述超高分子量聚乙烯粉末的粒径优选为50～200μm；所述超高分子量聚乙烯粉末的重均分子量优选为300万～600万。在本专利技术中，所述有色粒子优选包括铁酞菁、铜酞菁、锌酞菁、钴酞菁、锰酞菁、改性铁酞菁、改性铜酞菁、改性锌酞菁、改性钴酞菁和改性锰酞菁中的一种或几种，进一步优选为铁酞菁、铜酞菁、钴酞菁或改性锌酞菁，所述改性锌酞菁优选为四氨基锌酞菁。在本专利技术中，所述有色粒子的粒径为100～600nm，优选为200～400nm，进一步优选为300nm。在本专利技术中，所述有机溶剂优选包括白油、煤油、矿物油和十氢萘中的一种或几种，进一步优选为白油。在本专利技术中，所述超高分子量聚乙烯粉末和有色粒子的质量比优选为100：(1～10)，进一步优选为100：(3～8)，更优选为100：(5～6)。在本专利技术中，所述混合的温度优选为室温，即既不需要额外加热和不需要额外降温；所述混合的时间优选为15～30min。在本专利技术中，所述混合优选在搅拌的条件下进行，所述搅拌的转速优选为100～200rpm，进一步优选为150rpm。在本专利技术中，所述溶胀的温度优选为120～145℃，进一步优选为125～140℃；时间优选为20～60min，进一步优选为25～40min，更优选为30min。在本专利技术中，所述溶解的温度优选为160～250℃，进一步优选为200～220℃；时间优选为20～50min，进一步优选为30～45min。在本专利技术中，所述纺丝液中聚乙烯粉末和有色粒子的总质量浓度优选为3～8％，进一步优选为4～7％，更优选为5～6％。得到纺丝液后，本专利技术将所述纺丝液挤出和凝固浴集束，形成冻胶丝。在本专利技术中，所述挤出的温度优选为260～280℃，进一步优选为270℃。在本专利技术中，所述挤出优选在双螺杆挤出机上进行；所述纺丝液优选经所述双螺杆挤出机上的喷丝板挤出。在本专利技术中，所述凝固浴集束的溶剂优选为水。得到冻胶丝后，本专利技术将所述冻胶丝依次进行预本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超高分子量聚乙烯有色纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n将超高分子量聚乙烯粉末、有色粒子和有机溶剂混合，进行溶胀、溶解，得到纺丝液；/n将所述纺丝液挤出和凝固浴集束，形成冻胶丝；/n将所述冻胶丝依次进行预牵伸、萃取、干燥、超倍拉伸、热定型和卷制，得到所述超高分子量聚乙烯有色纤维；/n所述有色粒子的粒径为100～600nm；/n所述纺丝液中超高分子量聚乙烯粉末和有色粒子的总质量浓度为3～8％。/n

【技术特征摘要】
1.一种超高分子量聚乙烯有色纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将超高分子量聚乙烯粉末、有色粒子和有机溶剂混合，进行溶胀、溶解，得到纺丝液；
将所述纺丝液挤出和凝固浴集束，形成冻胶丝；
将所述冻胶丝依次进行预牵伸、萃取、干燥、超倍拉伸、热定型和卷制，得到所述超高分子量聚乙烯有色纤维；
所述有色粒子的粒径为100～600nm；
所述纺丝液中超高分子量聚乙烯粉末和有色粒子的总质量浓度为3～8％。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有色粒子包括铁酞菁、铜酞菁、锌酞菁、钴酞菁、锰酞菁、改性铁酞菁、改性铜酞菁、改性锌酞菁、改性钴酞菁和改性锰酞菁中的一种或几种。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述超高分子量聚乙烯粉末的粒径为50～200μm。


4.根据权利要求1或2或3所述的制备方法，其特征在于，所述超高分子量聚乙烯粉末和有色粒子的质量比为100：(1～10)。


5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂包括白油、煤油、矿物油和十氢萘中的一种或几...

【专利技术属性】
技术研发人员：王刚强，吕汪洋，张间芳，包建娜，王鑫宇，顾彩琴，俞凌晓，
申请(专利权)人：浙江理工大学上虞工业技术研究院有限公司，浙江理工大学，浙江金昊新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33