一种环境友好的高强度复合化纤纤维的制备工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种环境友好的高强度复合化纤纤维的制备工艺，将超高量聚乙烯、成核剂、润滑剂在溶剂1中混合，得到溶胀混合物A，将线性低密度聚乙烯、植物纤维、光敏剂与溶剂2混合均匀，得到混合物B，最后将溶胀混合物A和混合物B在双螺杆挤出机中进行高温共混熔融，通过喷丝、热拉伸等工艺，得到所述纤维。本发明专利技术制备得到的化纤纤维通过超高分子量聚乙烯和低密度线性聚乙烯的配比，提高了纺丝过程纺丝液的熔融流动效果，提高了纺丝液的可加工性，并且本申请制备得到的纤维，还具有优异的力学强度和良好的可降解能力，符合环保要求。符合环保要求。

【技术实现步骤摘要】
一种环境友好的高强度复合化纤纤维的制备工艺


[0001]本专利技术属于D01F6/46
，具体涉及一种环境友好的高强度复合化纤纤维的制备工艺。

技术介绍

[0002]聚乙烯纤维具有质轻、力学强度高、绝缘性好等优势，在纺织业、渔农业、建造业甚至是航空航天业都有着极大的发展前景。然而聚乙烯材质的物品在自然环境中难以降解，存在时间甚至可达几十年。聚乙烯材质在做成聚乙烯纤维时，较差的加工性能、较低的拉伸强度、较低的抗冲击强度也限制了聚乙烯纤维的进一步应用。中国专利CN101956238B公开一种拉伸强度高、力学性能好的超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法，中国专利CN110318116A公开了一种采用加工性改善、力学效果优异的超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法，但是这些专利制备得到的聚乙烯纤维只是关注了如何提高力学性能和加工性能，制备得到的聚乙烯纤维的降解能力很差。
[0003]基于此，本专利技术提出了一种环境友好的高强度复合化纤纤维的制备工艺。

技术实现思路

[0004]本专利技术提出了一种环境友好的高强度复合化纤纤维的制备工艺，包括以下步骤：
[0005]S1.将超高分子量聚乙烯、成核剂、润滑剂与溶剂1在100
‑
140℃下混合均匀，得到溶胀混合物A；
[0006]S2.将线性低密度聚乙烯、植物纤维材料、光敏剂与溶剂2混合均匀，得到混合物B；
[0007]S3.将混合物A和混合物B在双螺杆挤出机中进行高温共混熔融，后通过喷丝，得到纤维丝，再经过热拉伸，得到所述纤维。
[0008]在一种优选的实施方式中，所述溶胀混合物A中超高分子量聚乙烯的含量为6.5
‑
10wt％。更优选的，所述溶胀混合物A中超高分子量聚乙烯的含量为7
‑
8wt％。
[0009]在一种优选的实施方式中，所述混合物B中线性低密度聚乙烯的含量为20
‑
25wt％，更优选的，所述混合物B中线性低密度聚乙烯的含量为20
‑
23wt％。
[0010]在一种优选的实施方式中，所述溶胀混合物A和混合物B的质量比为(2.5
‑
5)：1，更优选的，所述溶胀混合物A和混合物B的质量比为3：1。
[0011]超高分子量聚乙烯与线性低密度聚乙烯因为分子量差异大，导致两者之间混合后容易出现两相结构，降低混合后得到的聚乙烯纤维的力学强度。申请人意外发现，超高分子量聚乙烯混合物中超高分子量聚乙烯的含量6.5
‑
10wt％、线性低密度聚乙烯混合物中聚乙烯含量为20
‑
25wt％、且超高分子量聚乙烯混合物和线性低密度聚乙烯混合物的质量比为3:1时，共混后，超高分子量聚乙烯和线性低密度聚乙烯两相分离现象得到改善，混合均匀性和相容性提高。
[0012]申请人推测可能的原因是，6.5
‑
10wt％溶度的超高分子量聚乙烯折叠和团聚的分子链段舒张，在与线性低密度聚乙烯的混合过程中，舒张的长分子链可以与线性低密度聚
乙烯的短分子链缠结，特别是当线性低密度聚乙烯混合物中聚乙烯含量为20
‑
25wt％，溶胀混合物A和混合物B的质量比为3：1时，两物质的混合均匀性和相容性最佳，并且由于分子链舒张，降低了超高分子量聚乙烯和线性低密度聚乙烯的结晶度，降低了两物质各自结晶现象，进一步提高了相容性，也改善了加工性能。
[0013]在一种优选的实施方式中，所述促结晶剂为木质素、聚乳酸、聚己内酯、聚甲基乙撑碳酸酯中的至少一种。优选的，所述促结晶剂为木质素。
[0014]在一种优选的实施方式中，所述木质素选自硅烷偶联剂改性木质素、钛酸酯改性木质素、聚乳酸改性木质素、四氢呋喃改性木质素、马来酸酐改性木质素中的至少一种。优选的，所述表面改性木质素为硅烷偶联剂改性木质素。
[0015]在一种优选的实施方式中，所述硅烷偶联剂改性木质素的制备方法如下：将硅烷偶联剂与木质素按质量比为1:20混合均匀，烘干研磨得到硅烷偶联剂改性木质素。
[0016]在一种优选的实施方式中，所述硅烷偶联剂为三烷氧基硅烷。更优选的，所述三甲氧基硅烷为酰氧基三烷氧基硅烷。
[0017]在一种优选的实施方式中，所述润滑剂为外润滑剂，优选的外润滑剂为硬脂酸钠、硬脂酸锌、硬脂酸钡、油酸、软脂酸、油酸酰胺、硬脂酰胺、棕榈酸酰胺、乙撑双油酸酰胺中的至少一种。更优选的，所述外润滑剂为硬脂酰胺。
[0018]在一种优选的实施方式中，所述步骤S1的具体操作过程如下：将质量比为(1.3
‑
2)：(1.6
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2.4)：(0.6
‑
1)的超高分子量聚乙烯、成核剂、润滑剂混合均匀，加入溶剂1中，在130
‑
140℃下混合均匀保温放置3h，得到溶胀混合物A。
[0019]然而申请人发现溶胀后的超高分子量聚乙烯和线性低密度聚乙烯共混后，在体系冷却过程中容易形成体积较大、密度较低的晶体，降低拉伸强度和抗冲击强度。申请人偶然发现，在溶胀超高分子量聚乙烯的同时，加入硬脂酰胺和硅烷改性木质素，可以提高体系冷却后的结晶密度，提高拉伸强度和抗冲击强度。申请人推测可能的原因是，硅烷改性木质素在于溶胀的超高分子量聚乙烯混合的同时硅烷改性木质素与超高分子量聚乙烯分子链结合，形成支链结构，降低了分子链的规整性，提高了体系冷却后的结晶密度，形成细密且体系较小的晶核，提高了拉伸强度和抗冲击强度，并且硅烷改性木质素和硬脂酰胺的加入还改善了制备得到的纤维的表面平整度。申请人发现，若把促结晶剂与线性低密度聚乙烯混合后，会降低线性低密度聚乙烯和超高分子量聚乙烯之间的相容性，降低制备得到的纤维的性能。
[0020]在一种优选的实施方式中，所述溶剂1和溶剂2均选自白油、石蜡油、石油醚、水中的至少一种。
[0021]在本申请中，溶剂1和溶剂2为相同溶剂，均选自白油，更优选的，选自5#石蜡基白油。
[0022]在一种优选的实施方式中，所述光敏剂选自阳离子型光敏剂和/或自由基引发光敏剂。
[0023]在一种优选的实施方式中，所述阳离子型光敏剂选自芳香重氮盐、金属化合物、金属盐络合物中的至少一种，所述自由基引发光敏剂选自苯乙酮衍生物、芳香酮类化合物等中至少一种。
[0024]在一种优选的实施方式中，所述光敏剂为二苯甲酮。
[0025]在一种优选的实施方式中，所述植物纤维材料选自竹纤维材料、麻纤维材料、棉纤维材料、木棉纤维材料、竹炭材料、稻壳纤维材料、秸秆纤维材料中的至少一种。
[0026]在一种优选的实施方式中，所述植物纤维为竹炭材料。更优选的，所述竹炭材料购买于竹生富纳米科技有限公司，粒径为20
‑
30nm。
[0027]申请人在实验过程中发现，加入粒径为20
‑
30nm的竹炭材料可以进一步提高制备得到的纤维的拉伸强度。申请人推测可能的原因是粒径为20
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环境友好的高强度复合化纤纤维的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：S1.将超高分子量聚乙烯、促结晶剂、润滑剂与溶剂1在100
‑
140℃下混合均匀，得到溶胀混合物A；S2.将线性低密度聚乙烯、植物纤维材料、光敏剂与溶剂2混合均匀，得到混合物B；S3.将混合物A和混合物B在双螺杆挤出机中进行高温共混熔融，后通过喷丝，得到纤维丝，再经过热拉伸，得到所述纤维。2.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，所述步骤S1中溶胀混合物A中超高分子量聚乙烯的含量为6.5
‑
10wt％。3.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，所述步骤S2中混合物B中线性低密度聚乙烯的含量为20
‑
25wt％。4.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，所述溶胀混合物A和混合物B的质量比为(2.5
‑
5)：1。5.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，所述步骤S1...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈清清，张玲丽，陈小林，李爱宗，喻峰，宋兴印，潘刚伟，袁修见，何明钦，高洁，
申请(专利权)人：江苏锵尼玛新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：