本发明专利技术提供了一种高凉感高强高模聚乙烯纤维的制备方法，制备方法为将高分子量聚乙烯原料通过带有低剪切高输送模块的螺杆挤出机熔融输送，再进入纺丝组件，利用可以使聚乙烯熔体大分子取向和熔体弹性势能释放的组合式喷丝板，挤出成丝得到初生纤维，随后对初生纤维进行多级拉伸和热定型制得成品高凉感高强高模聚乙烯纤维。该方法满足产业化需求，污染小效率高，制得的纤维的接触凉感Qmax为0.4W/cm2以上；纤维断裂强度为10cN/dtex以上，弹性模量为400cN/dtex以上，断裂伸长率为6%以下。所述聚乙烯纤维生产加工性能良好，具有高凉感高强高模的品质，可用于纺织品、产业资材、军工等领域。等领域。等领域。
【技术实现步骤摘要】
一种高凉感高强高模聚乙烯纤维的制备方法及其制得的纤维
[0001]本专利技术属于纤维制造
，涉及一种高凉感高强高模聚乙烯纤维的制备方法及其制得的纤维。
技术介绍
[0002]高强高模聚乙烯纤维，多用超高分子量聚乙烯(UHMWPE)制成，它的耐疲劳、耐化学腐蚀性能和抗拉强度性能优良，是世界上继碳纤维、芳纶纤维之后出现的第三代高强、高模、高性能特种纤维，高强高模聚乙烯纤维具有稳定性好．耐磨擦，耐切割．耐化学腐蚀，高结晶度等优良特性，广泛应用于纺织品、产业资材、军工等领域。
[0003]现有的国际通常的生产高强高模聚乙烯纤维的方法多为冻胶纺丝，包括干法路线(主要以十氢萘为溶剂)和湿法路线(主要以白油为溶剂)工艺，两种工艺都需溶剂将超高分子量聚乙烯树脂均匀溶解，然后纺丝挤出，再将溶剂脱除，制备高强高模聚乙烯纤维。生产流程长，工艺复杂，能耗高，对环境有一定程度的污染。同时，该方法制得的高强高模聚乙烯纤维表面有孔隙，同时纤维弹性势能释放较低，解缠和结晶度不够，导致纤维的接触凉感不高。
[0004]现在也逐渐有更多人开始探索利用熔融纺丝法制备高强高模聚乙烯纤维。熔融纺丝法流程短，无污染，成本低。但是对于超高分子量聚乙烯而言，单纯的熔融纺丝法在制造过程中，粘度超高，分子链大量缠结，使得在熔点以上无粘流态，而是呈现高弹态，可纺性较差。现有国内尚无产业化的融纺纺丝制备高强高模聚乙烯纤维的路径。且制得的纤维接触凉感不高。
[0005]中国专利CN 114502784 A公开了聚乙烯纱线、制造该聚乙烯纱线的方法和包括该聚乙烯纱线的皮肤凉感织物。利用重均分子量(Mw)为50 ,000g/mol至99 ,000g/mol的高分子量聚乙烯熔融纺丝制得的织物，纤维的接触凉感Qmax仅为0.1 ~0.2W/cm2，不满足高接触凉感。
[0006]常规提高聚乙烯纤维凉感的途经多为聚合物中添加凉感物质，如玉石粉等。中国专利CN 111172619 A公开了一种纤维及其制备方法、用途和纺织品。利用玉石粉末、金刚砂粉末、双级石粉末或硬质碳酸盐粉末添加改性聚乙烯的途经，达到接触凉感Qmax0.5~0.6 W/cm2，但是添加量改性异物，易造成纺丝性能下降和强度下降的问题。
[0007]中国专利CN109853069A公开了一种超高分子量聚乙烯纤维的熔融纺丝制备方法，该方法在聚合时添加了一定量的溶剂油，以降低超高分子聚乙烯的熔融黏度，以达到促进大分子链解缠结和取向的作用。该方法虽然一定程度上降低了大分子缠结，但是在原料中引入了异物（溶剂油），易造成螺杆打滑和纺丝压力上升，不具备量产性。
[0008]日本PCT专利CN1646739A公开了聚乙烯纤维及其制造方法，该方法使用了重均分子量30万以下的聚乙烯，重均分子量和数均分子量比值（Mw/Mn）在4以下，同时聚乙烯分子主链上每1000个碳含有0.01~3个支链，通过引入支链段的形式降低超高分子量聚乙烯的链段的柔软性，增加可纺性。但是支链的引入会导致分子链段结晶度难以提高，使得强度降
低。同时分子量和数均分子量比值（Mw/Mn）在4以下时，分子量分布集中，易导致熔融纺丝时解缠难度高，组件压力高，可纺性下降。
[0009]
技术实现思路
[0010]本专利技术的目的在于，提供一种高凉感高强高模聚乙烯纤维的制备方法，以不添加凉感物质的形式获得高凉感高强高模聚乙烯纤维， 同时解决高强高模聚乙烯纤维无法规模化熔融纺丝的问题，有别于常规冻胶纺丝生产的纤维，该纤维具有高凉感特性，可用于纺织品、产业资材、军工等领域。
[0011]本专利技术的技术解决方案是：一种高凉感高强高模聚乙烯纤维的制备方法，包括如下步骤：将高分子量聚乙烯原料通过低剪切高输送的螺杆挤出机熔融输送，再进入具有组合式喷丝板的纺丝组件；利用可以使聚乙烯熔体大分子取向和熔体弹性势能释放的组合式喷丝板，挤出成丝得到初生纤维；对初生纤维进行多级拉伸和热定型制得成品高凉感高强高模聚乙烯纤维。
[0012]所述的高凉感高强高模聚乙烯纤维的制备方法，其进一步设计在于：所述高分子量聚乙烯的特性粘度为3.5~10dl/g，重均分子量和数均分子量比值（Mw/Mn）为5~10。
[0013]所述的高凉感高强高模聚乙烯纤维的制备方法，其进一步设计在于：所述螺杆挤出机连接输出扭矩等级达到11T/A3以上的高扭矩输出的重载齿轮箱；并且螺杆挤出机具有输送元件、混合元件、剪切元件，其中输送元件与混合元件的数量之和在剪切元件数量的5倍以上；从而实现所述的低剪切高输送特性，在确保喷丝顺利的情况下尽可能不破坏高分子量聚乙烯的分子结构。
[0014]所述的高凉感高强高模聚乙烯纤维的制备方法，其进一步设计在于：所述组合式喷丝板的结构为自外向内依次贴合的喷丝板、第一导流板和第二导流板；其中，喷丝板具有长径比5~15，孔径0.5mm以下的喷丝孔；第一导流板具有长径比10~5，孔径1.0mm以下且大于底层喷丝孔孔径的第一导流孔；第二导流板含有长径比8~3，孔径1.3mm以下，且孔径比大于第一导流孔的第二导流孔。
[0015]所述的高凉感高强高模聚乙烯纤维的制备方法，其进一步设计在于：初生纤维多级拉伸工艺为，一级拉伸为冷拉伸，在温度40℃以下，拉伸2~4倍；二级拉伸为热拉伸，在温度110~140℃时，拉伸2~10倍；三级拉伸为热定型工艺，在110~140℃时，拉伸0.9~1.1倍。
[0016]一种高凉感高强高模聚乙烯纤维，由前述高凉感高强高模聚乙烯纤维的制备方法制得，所述高凉感高强高模聚乙烯纤维的接触凉感Qmax为0.4W/cm2以上；纤维断裂强度为10cN/dtex以上，弹性模量为400cN/dtex以上，断裂伸长率为6%以下；纤维特性粘度为1.5~10dl。
[0017]本专利技术的高凉感高强高模聚乙烯纤维的制备方法，实现了熔融纺丝制备高凉感高强高模聚乙烯纤维的产业化，同时本专利技术的聚乙烯纤维有别于常规高强高模聚乙烯纤维，在不添加凉感无机物的前提下达成了高凉感的效果，可应用与纺织品、产业资材、军工等领域；具体而言，利用特性粘度为3.5~10dl/g，重均分子量和数均分子量比值（Mw/Mn）为5~10的高分子量聚乙烯作为原料，配合以低剪切高输送的螺杆挤出机和组合式喷丝板，其中较短的大分子链聚合物大分子网络中起到了润滑剂的作用，可以提高物料在高温下的流动
性，降低了解缠难度以及组件压力，从而提高可纺性，避免了额外添加润滑剂形成的杂质，避免了为了获取流动性而过度提高温度导致的物料降解，使得本专利技术具有了大规模生产的可能性。
附图说明
[0018]图1是本专利技术15个实施例数据图表。
[0019]图2是15个对比例数据图表。
[0020]图3是本专利技术制得的高凉感高强高模聚乙烯纤维表面和截面照片。
[0021]图4是用湿法纺丝制得的高强高模聚乙烯纤维表面和截面照片。
[0022]具体实施方式
[0023]本专利技术所述的高凉感高强高模聚乙烯纤维的制备方法，是使用熔融纺丝的方法，将聚本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高凉感高强高模聚乙烯纤维的制备方法，其特征是包括如下步骤：将高分子量聚乙烯原料通过低剪切高输送的螺杆挤出机熔融输送，再进入具有组合式喷丝板的纺丝组件；利用可以使聚乙烯熔体大分子取向和熔体弹性势能释放的组合式喷丝板，挤出成丝得到初生纤维；对初生纤维进行多级拉伸和热定型制得成品高凉感高强高模聚乙烯纤维。2.根据权利要求项1所述的高凉感高强高模聚乙烯纤维的制备方法，其特征是：所述高分子量聚乙烯的特性粘度为3.5~10dl/g，重均分子量和数均分子量比值（Mw/Mn）为5~10。3.根据权利要求项1所述的高凉感高强高模聚乙烯纤维的制备方法，其特征是：所述螺杆挤出机连接输出扭矩等级达到11T/A3以上的高扭矩输出的重载齿轮箱；并且螺杆挤出机具有输送元件、混合元件、剪切元件，其中输送元件与混合元件的数量之和在剪切元件数量的5倍以上；从而实现所述的低剪切高输送特性，在确保喷丝顺利的情况下尽可能不破坏高分子量聚乙烯的分子结构。4.根据权利要求项1所述的高凉感高强高模聚乙烯纤维的制备方法，其特征是：所述组合式喷...
【专利技术属性】
技术研发人员：樊姚姚，周家良，瞿文琳，顾家玮，沈子良，
申请(专利权)人：江苏麦科企业咨询有限公司，
类型：发明
国别省市：
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