【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及超高分子聚乙烯材料制备，具体涉及一种高孔隙率的超高分子量聚乙烯纤维材料的制备方法。
技术介绍
1、超高分子量聚乙烯纤维具有轻质高强的特点，是目前唯一密度小于水的高性能纤维，相同粗细的超高分子量聚乙烯纤维承受的最大重量是钢丝绳的10倍，拉伸强度大约是钢材的15倍，而其比强度是碳纤维的2.6倍，芳纶纤维的1.7倍，玻璃纤维的4倍。超高分子量聚乙烯纤维复合材料的抗冲击韧性非常优异，比冲击吸收能量是复合材料中最高的，分别是碳纤维、芳纶和e玻璃纤维的1.8、2.6和3倍，超高分子量聚乙烯纤维比芳纶纤维装甲结构的防弹能力高2.6倍，在安全防护领域有巨大的应用潜力。
2、例如公开号为cn107841796b中国专利公开的一种超高分子量聚乙烯纤维的制备方法及其制备的超高分子量聚乙烯纤维，制备方法包括如下步骤：选用超高分子量聚乙烯粉料，向其中加入溶剂油、抗氧剂和改性剂；将所述纺丝原液送入双螺杆挤出机中共混挤出；将所述纺丝溶液送入过滤器，并经过计量泵，经喷丝板挤出；依次进行萃取，干燥，一级牵伸。超高分子量聚乙烯纤维根据制备方法所制得。本专利技术通过在纺丝原液中增加改性剂，增加了纺丝溶液的流变性，降低了纺丝溶液的粘度，提高产品的可纺性，在后道牵伸过程中使用一级牵伸代替传统的三级牵伸，可以使产品检验指标达到要求的同时，还降低能耗，节约占地和成本，省时省力；在实际使用过程中，依然存在以下问题。
3、以上文献在使用的过程中虽然可以获得超高分子量聚乙烯纤维，但是所使用的溶剂油容易导致超高分子量聚乙烯纤维的孔径分布不均匀，
技术实现思路
1、本专利技术提供一种高孔隙率的超高分子量聚乙烯纤维材料的制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：
3、一种高孔隙率的超高分子量聚乙烯纤维材料的制备方法，制备方法包括以下步骤：预处理：将超高分子量聚乙烯粉末预处理，去除杂质、调整粉末颗粒度；
4、熔融和喷丝：将预处理得到的溶胀悬浮液放入熔融机中，以高温高压的条件下熔融聚合再由喷丝箱挤出细丝；
5、萃取、干燥、超倍拉伸：将冻胶原丝中大量的溶剂萃取、置换出来，经过干燥处理后进行超倍拉伸，从而得到具有大量微孔结构的高孔隙率超高分子量纤维。
6、本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述超高分子量聚乙烯原料的分子量为550～600万，使用c16～c31异构烷烃混合溶剂，并加入b225型抗氧剂。
7、本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述超高分子量聚乙烯原料的添加量为c16～c31异构烷烃混合溶剂的10.788％，超高分子量聚乙烯原料的质量百分浓度为9.738，所述抗氧剂占超高分子量聚乙烯的质量0.2～0.5％。
8、本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述超高分子量聚乙烯原料、抗氧剂和溶剂在溶胀釜中不断搅拌，溶胀釜内的温度以1.2℃/min的速率升温至120～125℃，保温0.5h得到溶胀悬浮液。
9、本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述溶胀悬浮液从双螺杆挤出机的流体注入口加入，经过双螺杆挤出机充分混合分散，螺杆解缠12.5min～13min后送入纺丝箱内，经多孔喷丝板喷出形成细丝。
10、本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述细丝在空气中短暂停留后，迅速转入水的凝固浴冷却，形成具有大量微孔结构的冻胶原丝，所述纺丝箱喷丝板与水的凝固浴之间距离为0-6cm。
11、本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述冻胶原丝经过应力平衡后预收缩48h后，使用碳氢清洗剂对冻胶原丝进行萃取，萃取时间3.5min，萃取温度35℃。
12、本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述萃取后的冻胶原丝在40℃的烘箱完成萃取剂去除工艺，将粘于丝条上的萃取剂祛除烘干，形成超高分子量聚乙烯纤维半成品。
13、本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述超高分子量聚乙烯纤维半成品在温度为110℃～150℃的七辊牵引机上进行超倍拉伸，所述超倍拉伸为三级拉伸：一级拉伸温度为110℃，拉伸倍数为1-3倍；
14、二级拉伸温度130℃，拉伸倍数为1-2倍；
15、三级拉伸温度150℃，拉伸倍数为1-15倍。
16、由于采用了上述技术方案，本专利技术相对现有技术来说，取得的技术进步是：
17、本专利技术提供一种高孔隙率的超高分子量聚乙烯纤维材料的制备方法，通过结合纺丝工艺制备了具有高孔隙率的超高分子量聚乙烯纤维材料，使超高分子量聚乙烯在挤出过程中流动加工性得到改善，适用于间歇或连续性工艺的工业生产，并且在减少化学助剂的使用和缩短加工时间的基础上，赋予超高分子量聚乙烯纤维材料较高的孔隙率，同时拥有较高的抗冲击性、耐磨性以及抗蠕变性。
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1.一种高孔隙率的超高分子量聚乙烯纤维材料的制备方法，其特征在于：制备方法包括以下步骤：预处理：将超高分子量聚乙烯粉末预处理，去除杂质、调整粉末颗粒度；
2.根据权利要求1所述的一种高孔隙率的超高分子量聚乙烯纤维材料的制备方法，其特征在于：所述超高分子量聚乙烯原料的分子量为550～600万，使用C16～C31异构烷烃混合溶剂，并加入B225型抗氧剂。
3.根据权利要求2所述的一种高孔隙率的超高分子量聚乙烯纤维材料的制备方法，其特征在于：所述超高分子量聚乙烯原料的添加量为C16～C31异构烷烃混合溶剂的10.788％，超高分子量聚乙烯原料的质量百分浓度为9.738，所述抗氧剂占超高分子量聚乙烯的质量0.2～0.5％。
4.根据权利要求3所述的一种高孔隙率的超高分子量聚乙烯纤维材料的制备方法，其特征在于：所述超高分子量聚乙烯原料、抗氧剂和溶剂在溶胀釜中不断搅拌，溶胀釜内的温度以1.2℃/min的速率升温至120～125℃，保温0.5h得到溶胀悬浮液。
5.根据权利要求1所述的一种高孔隙率的超高分子量聚乙烯纤维材料的制备方法，其特征在于：
6.根据权利要求5所述的一种高孔隙率的超高分子量聚乙烯纤维材料的制备方法，其特征在于：所述细丝在空气中短暂停留后，迅速转入水的凝固浴冷却，形成具有大量微孔结构的冻胶原丝，所述纺丝箱喷丝板与水的凝固浴之间距离为0-6cm。
7.根据权利要求1所述的一种高孔隙率的超高分子量聚乙烯纤维材料的制备方法，其特征在于：所述冻胶原丝经过应力平衡后预收缩48h后，使用碳氢清洗剂对冻胶原丝进行萃取，萃取时间3.5min，萃取温度35℃。
8.根据权利要求7所述的一种高孔隙率的超高分子量聚乙烯纤维材料的制备方法，其特征在于：所述萃取后的冻胶原丝在40℃的烘箱完成萃取剂去除工艺，将粘于丝条上的萃取剂祛除烘干，形成超高分子量聚乙烯纤维半成品。
9.根据权利要求8所述的一种高孔隙率的超高分子量聚乙烯纤维材料的制备方法，其特征在于：所述超高分子量聚乙烯纤维半成品在温度为110℃～150℃的七辊牵引机上进行超倍拉伸，所述超倍拉伸为三级拉伸：一级拉伸温度为110℃，拉伸倍数为1-3倍；
...【技术特征摘要】
1.一种高孔隙率的超高分子量聚乙烯纤维材料的制备方法，其特征在于：制备方法包括以下步骤：预处理：将超高分子量聚乙烯粉末预处理，去除杂质、调整粉末颗粒度；
2.根据权利要求1所述的一种高孔隙率的超高分子量聚乙烯纤维材料的制备方法，其特征在于：所述超高分子量聚乙烯原料的分子量为550～600万，使用c16～c31异构烷烃混合溶剂，并加入b225型抗氧剂。
3.根据权利要求2所述的一种高孔隙率的超高分子量聚乙烯纤维材料的制备方法，其特征在于：所述超高分子量聚乙烯原料的添加量为c16～c31异构烷烃混合溶剂的10.788％，超高分子量聚乙烯原料的质量百分浓度为9.738，所述抗氧剂占超高分子量聚乙烯的质量0.2～0.5％。
4.根据权利要求3所述的一种高孔隙率的超高分子量聚乙烯纤维材料的制备方法，其特征在于：所述超高分子量聚乙烯原料、抗氧剂和溶剂在溶胀釜中不断搅拌，溶胀釜内的温度以1.2℃/min的速率升温至120～125℃，保温0.5h得到溶胀悬浮液。
5.根据权利要求1所述的一种高孔隙率的超高分子量聚乙烯纤维材料的制备方法，其特征在于：所述溶胀悬浮液从双螺杆挤出机的流体注入...
【专利技术属性】
技术研发人员：周明柱，江国栋，姜帅，沈晓冬，
申请(专利权)人：宿迁市南京工业大学新材料研究院，
类型：发明
国别省市：
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