一种高效绿色无污染超高分子量聚乙烯纤维的制备及应用制造技术

本发明专利技术涉及C08L23/06领域，具体为一种高效绿色无污染超高分子量聚乙烯纤维的制备及应用。本发明专利技术提供了一种高效绿色无污染超高分子量聚乙烯纤维的制备工艺，通过分别在双螺杆挤出机以及单螺杆挤出机挤出处理，进一步溶解和匀化，提高生产效率的同时避免了纺丝的不稳定，避免纤维表面缺陷的产生，保证产品质量、强度和韧性；采用超高分子量聚乙烯配合特定生物基降解材料，通过特定的分散工艺配合溶剂的使用，提高了纤维的可纺性和可降解性，避免由于纺丝液在喷丝板上聚集未纺丝造成产品质量下降的问题，使通过该工艺制备的超高分子量聚乙烯纤维具有较高的强度、韧性和可降解性能，尤其适用于绳索、缆绳、渔网和各种织物的实际加工和使用要求。工和使用要求。

【技术实现步骤摘要】
一种高效绿色无污染超高分子量聚乙烯纤维的制备及应用


[0001]本专利技术涉及C08L23/06领域，具体为一种高效绿色无污染超高分子量聚乙烯纤维的制备及应用。

技术介绍

[0002]目前，现有技术中的超高分子量聚乙烯纤维的生产工艺多采用单一的双螺杆挤出方法，而超高分子量聚乙烯树脂的分子链较长，易在双螺杆挤出机中受高温和剪切力作用发生断裂和降解，直接影响纺丝原液的可纺性和产品的质量。
[0003]中国专利CN106498532B公开了一种制造超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，通过将超高分子量聚乙烯树脂与溶剂、抗氧剂进行溶胀、塑化、挤出、纺丝后拉伸得到流程更短，能耗较小的超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，但是容易造成纺丝不稳定，影响纤维的强度和韧性，生产效率也很低。中国专利CN112126999A公开了一种超高分子量聚乙烯抗菌纤维的制备方法，通过将超高分子量聚乙烯粉末和纳米抗菌粒子共混结合制备具有抗菌效果的超高分子量聚乙烯纤维，但是无法保证纳米抗菌粒子在粘度很高的超高分子量聚乙烯纤维中的良好分散，不仅增加加工难度，而且会影响纤维的综合性能，同时得到的纤维的可降解性差，不能满足要求绳索、缆绳、渔网和各种织物的加工和使用要求。
[0004]因此，提供一种高效绿色无污染超高分子量聚乙烯纤维的制备工艺，保证产品质量，使通过该工艺制备的超高分子量聚乙烯纤维具有较高的强度、韧性和可降解性能，以更好的满足绳索、缆绳、渔网和各种织物的实际加工和使用要求，这具有重要的现实研究和应用意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术一方面提供了一种高效绿色无污染超高分子量聚乙烯纤维的制备工艺，至少包括以下步骤：
[0006]S1、将超高分子量聚乙烯、生物基降解材料分散在溶剂中，静置4
‑
6h后，输送至双螺杆挤出机中挤出得到半成品；
[0007]S2、将上述半成品加入到单螺杆挤出机中挤出，之后通过喷丝板喷丝后在水浴中形成凝胶丝；
[0008]S3、将上述凝胶丝萃取后进行拉伸处理即得。
[0009]超高分子量聚乙烯具有优异的耐磨性、自润滑性和化学稳定性，强度较高、抗老化性能强，越来越被广泛的应用于官方、军事等领域。作为一种优选的技术方案，所述步骤S1中超高分子量聚乙烯选自UHMWPE L1000、UHMWPE L2000、UHMWPE L3000、UHMWPE L5000中的至少一种，优选的，所述步骤S1中超高分子量聚乙烯为UHMWPE L5000，使提供的稳定的可降解线性聚乙烯纤维具有较高的强度、耐磨性能和抗老化性能。
[0010]所述UHMWPE L5000购买自东莞市樟木头烨鑫塑胶原料经营部。
[0011]所述步骤S1中生物基降解材料包括聚乳酸；所述聚乳酸的特性黏度为39.8
‑
49.1％dL/g；所述聚乳酸的特性黏度为在25℃时，0.1wt％的聚乳酸在三氯甲烷中的特性黏度为39.8
‑
49.1％dL/g。
[0012]所述聚乳酸的CAS号为31852
‑
84
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3，牌号为900293，购买自西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司。
[0013]作为一种优选的技术方案，所述步骤S1中生物基降解材料还包括聚乙烯醇、聚己内酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚羟基烷酸酯中一种或多种；优选的，所述步骤S1中生物基降解材料还包括聚乙烯醇，优选的，所述聚乙烯醇的重均分子量为195000
‑
205000，优选的，所述聚乙烯醇的重均分子量为195000；进一步优选的，所述聚乙烯醇的水解度为98
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99mol％，醋酸基团含量为1.1
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1.9wt％，提高了纤维的可纺性，避免由于纺丝液在喷丝板上聚集未纺丝造成产品质量下降的问题。
[0014]所述聚乙烯醇的牌号为56
‑
98，购买自上海阿拉丁生化科技股份有限公司。
[0015]作为一种优选的技术方案，所述超高分子量聚乙烯和溶剂的重量比为(8
‑
10)：1；优选的，所述溶剂选自白油、石蜡油、十氢化萘、水、醇类溶剂中一种或多种；优选的，所述溶剂包括十氢化萘和水，本申请人在探究过程中发现，当所述十氢化萘和水的重量比为(0.8
‑
1.2)：(0.15
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0.3)时，超高分子量聚乙烯和生物基降解材料在特定工艺条件下可以在体系中实现良好的分散，有助于提高加工效率并保证产品质量。
[0016]所述十氢化萘的CAS号为91
‑
17
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8，购买自武汉弘德悦欣医药科技有限公司。
[0017]作为一种优选的技术方案，所述步骤S1中分散的具体步骤为：将超高分子量聚乙烯和生物基降解材料在20
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30℃下分散3
‑
6min，然后在58
‑
65℃搅拌50
‑
80min，继续升温至65
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72℃搅拌25
‑
40min，持续升温至75
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85℃搅拌20
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35min。
[0018]优选的，所述步骤S1中分散的具体步骤为：将超高分子量聚乙烯和生物基降解材料在25℃下分散5min，然后在60℃搅拌60min，继续升温至70℃搅拌30min，持续升温至80℃搅拌30min。
[0019]申请人为了提高超高分子量纤维的降解性，添加了部分的生物基降解材料，然而申请人发现，当生物基降解材料为聚乳酸时纺丝时可纺性差，纺丝液在纺丝板上聚集而未拉伸成丝，申请人经过一系列的研究，意外的发现，当聚乳酸的特性黏度为39.8
‑
49.1％dL/g时，在将超高分子量聚乙烯和聚乳酸分散在溶剂的过程中，首先经过25℃分散5min，然后60℃搅拌1h，随后以70℃搅拌0.5h，最后再80℃搅拌0.5h时，通过后期的挤出机挤出后纺丝时未出现纺丝液聚集在喷丝口的情况，申请人认为可能的原因是在后续的阶梯升温搅拌以及后续的螺杆挤出的过程中，聚乳酸与超高分子量聚乙烯分子链具有不同程度的折叠，提高了纺丝液的内聚力，与喷丝板之间吸附性差，避免了纺丝液未牵伸成丝的情况，提高了纤维的强度和韧性，使提供的超高分子量聚乙烯纤维更好的适用于绳索、缆绳、渔网和各种织物的加工和使用。
[0020]作为一种优选的技术方案，所述步骤S1中双螺杆挤出机的挤出温度为180
‑
220℃；优选的，所述步骤S1中双螺杆挤出机的喂料机转速为120
‑
150r/min；
[0021]作为一种优选的技术方案，所述步骤S2中单螺杆挤出机的挤出温度为240
‑
260℃，优选的，所述步骤S2中喷丝板的孔径为0.1
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0.3mm。
[0022]申请人在实验中发现，有的纤维存在一定的表面孔洞缺陷，并意外的发现，当双螺
杆挤出机的喂料机转速在本申请本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效绿色无污染超高分子量聚乙烯纤维的制备工艺，其特征在于，至少包括以下步骤：S1、将超高分子量聚乙烯、生物基降解材料分散在溶剂中，静置4
‑
6h后，输送至双螺杆挤出机中挤出得到半成品；S2、将上述半成品加入到单螺杆挤出机中挤出，之后通过喷丝板喷丝后在水浴中形成凝胶丝；S3、将上述凝胶丝萃取后进行拉伸处理即得。2.根据权利要求1所述的一种高效绿色无污染超高分子量聚乙烯纤维的制备工艺，其特征在于，所述步骤S1中生物基降解材料选自聚己内酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚乳酸、聚羟基烷酸酯中一种或多种。3.根据权利要求2所述的一种高效绿色无污染超高分子量聚乙烯纤维的制备工艺，其特征在于，所述步骤S1中生物基降解材料包括聚乳酸。4.根据权利要求1所述的一种高效绿色无污染超高分子量聚乙烯纤维的制备工艺，其特征在于，所述超高分子量聚乙烯和溶剂的重量比为(8
‑
10)：1。5.根据权利要求1所述的一种高效绿色无污染超高分子量聚乙烯纤维的制备工艺，其特征在于，所述步骤S1中分散的具体步骤为：将超高分子量聚乙烯和生物基降解材料在20
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30℃下分散3
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6min，然后在58
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65℃搅拌50
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80min，继续升温至65
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72℃搅拌25
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40min，持续升温至75

【专利技术属性】
技术研发人员：陈清清，宋兴印，陈小林，张玲丽，李爱宗，潘刚伟，喻峰，袁修见，张必生，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：