一种超高分子量聚乙烯纤维的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种冻胶纺丝法制备超高分子量聚乙烯纤维的方法，包括（１）制备超高分子量聚乙烯的冻胶原丝；（２）冻胶原丝依次经萃取，干燥以及热拉伸获得所述高分子量聚乙烯纤维，其特征在于：所述方法还包括在步骤（２）之前，对步骤（１）所获得的冻胶原丝进行预牵伸的步骤，所述预牵伸的倍数为２．２～２４倍，所述步骤（２）中的所述热拉伸的总倍数为３０～４５倍。本发明专利技术可获得纤度低且断裂强度高的超高分子量聚乙烯纤维产品，且生产成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)是上世纪70年代末研制成功、并于80年代初进 入产业化的一种高性能纤维，与碳纤维、芳纶并称为当今世界三大高科技纤维，目前主要通 过冻胶纺丝法生产。现有技术中，冻胶纺丝法的主要步骤如下由超高分子量聚乙烯粉末和 适当的溶剂配成的原液通过螺杆挤出机挤出，喷丝孔成型，入水浴凝固获得聚乙烯纤维的 冻胶原丝，该冻胶原丝经萃取，干燥，超倍热拉伸后获得成品纤维，其中，通过提高喷头拉伸 倍率来获得低纤度或旦数小的纤维。该方法的不足之处在于，超倍拉伸倍率过大会破坏冻 胶纤维的结构，导致牵伸不匀，使得成品纤维容易断裂。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是为了克服现有技术的不足，提供一种改进的超高分 子量聚乙烯纤维的制备方法。 为解决以上技术问题，本专利技术采取如下技术方案 —种冻胶纺丝法制备超高分子量聚乙烯纤维的方法，包括(1)、制备超高分子量 聚乙烯的冻胶原丝；(2)、冻胶原丝依次经萃取，干燥以及热拉伸获得所述高分子量聚乙烯 纤维，其特征在于所述方法还包括在步骤(2)之前，对步骤(1)所获得的冻胶原丝进行预 牵伸的步骤，所述预牵伸的倍数为2. 2 24倍，所述步骤(2)中的所述热拉伸的总倍数为 30 45倍。 根据本专利技术的一个方面，所述预牵伸的倍数优选为3 20倍。所述预牵伸可进一 步包括一级牵伸和在一级牵伸之后进行的二级牵伸，所述预牵伸的倍数为一级牵伸的倍数 与二级牵伸的倍数的乘积，其中， 一级牵伸与二级牵伸的倍数分别为2 8倍和1. 1 3倍， 且以一级牵伸的倍数大于二级牵伸的倍数为优选。 根据本专利技术的又一方面，步骤(2)中，所述萃取采用沸点在125°C 155t:之间的烷烃例如可直接从市场上购买的碳氢清洗剂作为萃取剂。 由于以上技术方案的实施，本专利技术与现有技术相比具有如下优点 本专利技术方法在对冻胶原丝进行萃取之前，对冻胶原丝进行倍数为2. 2 24倍的预牵伸，通过预牵伸可以减少冻胶原丝中的溶剂的量，使冻胶原丝变细，如此，在后道热拉伸时，只需在较低倍数下即可获得低纤度的聚乙烯纤维。同时，由于热拉伸的倍数较低，因而不会破坏冻胶纤维的结构和降低纤维的断裂强度。另外，因预牵伸使冻胶原丝中溶剂量减少，后续萃取和干燥工序可以更易和更快的进行，且萃取剂的用量减少。附图说明 图1为根据现有技术的方法制备超高分子量聚乙烯纤维的工艺流程3 图2为根据本专利技术的方法制备超高分子量聚乙烯纤维的工艺流程图。 具体实施例方式参见图1和图2，本专利技术方法与现有技术的方法主要不同之处在于，本专利技术在萃取 之前依次进行了一级牵伸和二级牵伸。其中，一级牵伸的倍数可为2 8倍，二级牵伸的倍 数可为1. 1 3倍，并且本专利技术的热拉伸的倍数较现有技术低，其范围为30 45，因而，本 专利技术所得纤维在具有较低纤度的同时，仍然保持其较高的断裂强度。下面结合具体的实施 例对本专利技术做进一步详细的说明。 —种超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，包括如下步骤 (1)、制备超高分子量聚乙烯的冻胶原丝将超高分子量聚乙烯(粘均分子质量 450万)，溶剂白油70#，按质量比8 : 100分别注入到解缠釜内，在氮气保护下剪切25分钟， 剪切速率3000秒—、得到乳液状的混合液，然后将该混合液喂入双螺杆挤出机中，螺杆挤出 机直径95mm，长度与直径之比为64，转速160rpm，螺杆挤出机输出的挤出物依次经过滤器、 箱体、计量泵后从喷丝组件的喷丝孔(直径O. 7mm，孔数100 200f)喷出，然后进入15t: 4(TC下含lwt^表面活性剂的水浴中凝固获得所述冻胶原丝； (2)、对步骤(1)所得冻胶原丝进行预牵伸，具体是，先进行倍数为3 8倍的一级 牵伸，然后进行倍数为1. 1 2. 5倍的二级牵伸。 (3)、以碳氢清洗剂为萃取剂，对经过步骤(2)的冻胶原丝进行萃取，之后，干燥， 经35倍的热拉伸获得总旦数50 200D，单丝纤度1 2D的超高分子量聚乙烯纤维。经检 测，纤维断裂强度超过40cn/dtex，模量在1200g/d以上，纤维的纤度不匀率低于6% 。 以上对本专利技术做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本 专利技术的内容并加以实施，并不能以此限制本专利技术的保护范围，凡根据本专利技术的精神实质所 作的等效变化或修饰，都应涵盖在本专利技术的保护范围内。权利要求一种冻胶纺丝法制备超高分子量聚乙烯纤维的方法，包括(1)、制备超高分子量聚乙烯的冻胶原丝；(2)、冻胶原丝依次经萃取，干燥以及热拉伸获得所述高分子量聚乙烯纤维，其特征在于所述方法还包括在步骤(2)之前，对步骤(1)所获得的冻胶原丝进行预牵伸的步骤，所述预牵伸的倍数为2.2～24倍，所述步骤(2)中的所述热拉伸的总倍数为30～45倍。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述预牵伸包括一级牵伸和在所述一级牵伸之后进行的二级牵伸，所述预牵伸的倍数为所述一级牵伸的倍数与所述二级牵伸的倍数的乘积，所述一级牵伸与二级牵伸的倍数分别为2 8倍和1. 1 3倍。3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述一级牵伸的倍数大于所述二级牵伸的倍数。4. 根据权利要求1至3中任一项权利要求所述的方法，其特征在于所述预牵伸的倍数为3 20倍。5. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于步骤(2)中，所述萃取采用沸点在125°C 155t:之间的烷烃作为萃取剂。6. —种权利要求1所述的方法制备的超高分子量聚乙烯纤维，其特征在于所述超高分子量聚乙烯纤维的单丝纤度为1 2D，断裂强度大于等于40cN/dtex，模量大于等于1200g/d。全文摘要本专利技术涉及一种冻胶纺丝法制备超高分子量聚乙烯纤维的方法，包括(1)制备超高分子量聚乙烯的冻胶原丝；(2)冻胶原丝依次经萃取，干燥以及热拉伸获得所述高分子量聚乙烯纤维，其特征在于所述方法还包括在步骤(2)之前，对步骤(1)所获得的冻胶原丝进行预牵伸的步骤，所述预牵伸的倍数为2.2～24倍，所述步骤(2)中的所述热拉伸的总倍数为30～45倍。本专利技术可获得纤度低且断裂强度高的超高分子量聚乙烯纤维产品，且生产成本低。文档编号D01D5/12GK101768786SQ20101012440公开日2010年7月7日 申请日期2010年3月10日 优先权日2010年3月10日专利技术者刘兆峰, 胡盼盼, 许海霞 申请人:常熟绣珀纤维有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冻胶纺丝法制备超高分子量聚乙烯纤维的方法，包括（１）、制备超高分子量聚乙烯的冻胶原丝；（２）、冻胶原丝依次经萃取，干燥以及热拉伸获得所述高分子量聚乙烯纤维，其特征在于：所述方法还包括在步骤（２）之前，对步骤（１）所获得的冻胶原丝进行预牵伸的步骤，所述预牵伸的倍数为２．２～２４倍，所述步骤（２）中的所述热拉伸的总倍数为３０～４５倍。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：许海霞，胡盼盼，刘兆峰，
申请(专利权)人：常熟绣珀纤维有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]