本发明专利技术提供了一种超高分子量聚乙烯纤维纺丝原液的制备方法，包括：取超高分子量聚乙烯溶解液与超高分子量聚乙烯溶胀液按照重量比为０．４２～２．８５的比例混合得到超高分子量聚乙烯重量含量为１０％～１５％的纺丝原液；所述超高分子量聚乙烯溶胀液中的超高分子量聚乙烯的重量含量为１０～５０％；所述超高分子量聚乙烯溶胀液中的超高分子量聚乙烯与所述超高分子量聚乙烯溶解液中的超高分子量聚乙烯的重量比为２．５～７０。由于溶解液可以对溶胀液起到增塑作用，因此可以较好的改善纺丝原液体系的粘度较大的情况，保证纺丝原液具有较好的流动性和出丝连续性，避免在后续的纺丝过程中出现毛丝、断丝，从而制备出性能良好的超高分子量聚乙烯纤维。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，具体涉及一种超高分子量聚乙烯 纤维纺丝溶液的制备方法。
技术介绍
超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)，也称高强高模聚乙烯纤维，是指由相对分子量 在100万以上的聚乙烯依次经过纺丝一萃取一干燥一超倍拉伸制成的高性能纤维。采用超 高分子量聚乙烯纤维制成的纤维增强复合材料具有质量轻、耐冲击、介电性能高等优点，被 广泛用于航空航天领域、海域防御领域、武器装备领域和日常工业领域。在现有技术中，制备超高分子量聚乙烯纤维通常使用冻胶纺丝技术，该项技术首 先由荷兰的DSM公司专利技术。在冻胶纺丝技术中，通常使用相对分子量在100万以上的聚乙 烯作为原料，将该原料与合适的溶剂混合溶胀得到的悬浮液作为纺丝原液，然后将该纺丝 原液经螺杆挤出机的剪切、勻混、解缠，再经喷丝组件挤出成型获得初生冻胶丝，然后将初 生冻胶丝进行后续的萃取、干燥和超倍拉伸得到超高分子量聚乙烯纤维。为了保证初生冻胶丝具有较好的可牵伸性能以获得优良的力学性能，需要使冻胶 丝中存在一定数量的缠结点，即提高初生冻胶丝中的链缠结点的密度。由于超高分子量聚 乙烯纤维的大分子缠结密度与纺丝原液浓度(含固量)和原料分子量密切相关。因此，制 备纺丝原液时，可以通过提高原料分子量或者纺丝原液密度来提高冻胶丝中的链缠结点的 密度。但实际上，如果仅提高分子量或者纺丝原液的含固量还会带来副作用。例如，当分子 量过高时，聚合物颗粒在溶解过程中不易溶透，出现结块现象，造成纺丝原液溶解不均勻， 影响丝条性能。而且，纺丝原液溶解不均时，也会影响纺丝原液密度的提高。在现有技术中，为了制备均勻的纺丝溶液，有人采用将超高分子量聚乙烯进行分 布溶胀的步骤，即先将超高分子量聚乙烯通过多个溶胀釜进行分阶段的混合依次进行预溶 胀和溶胀，最后再放入温度接近超高分子量聚乙烯溶解温度的溶解釜内使超高分子量聚乙 烯溶解得到纺丝原液。然而，超高分子量聚乙烯溶解时，容易造成纺丝原液粘度急剧增加， 物料会发生weissenberg效应(俗称爬杆效应)，从而影响后续纺丝的顺利进行。除了上述的分布溶胀工艺外，Pole. Smith，Pieta Yang Lemstra等人在专利 US4422993、US4430383中采用分子量为1. 5 X IO5和4X IO6的两种聚乙烯来制备纺丝原液， 但含固量只能达到5%，虽然解决了溶液不均勻的问题，但是造成纺丝效率低下。辛志荣等 在专利CN101525778A中采用分子量为2 5X106的聚乙烯通过螺杆实现一步法溶胀和 溶解，含固量可以达到10 15%，该方法虽然在解决纺丝原液均勻性的问题上取得一定效 果，但对工艺和设备要求较高，操作过程复杂。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题在于提供一种超高分子量聚乙烯纤维纺丝原液的制备方法， 本专利技术制备的超高分子量聚乙烯纤维纺丝原液具有高的含固量，使用该纺丝原液制备的超3高分子量聚乙烯纤维性能稳定，具有高的强度。为了解决以上技术问题，本专利技术提供一种超高分子量聚乙烯纤维纺丝原液的制备 方法，包括取超高分子量聚乙烯溶解液与超高分子量聚乙烯溶胀液按照重量比为0.42 2. 85的比例混合得到超高分子量聚乙烯重量含量为10% 15%的纺丝原液；所述超高分子量聚乙烯溶胀液中的超高分子量聚乙烯的重量含量为10 50% ；所述超高分子量聚乙烯溶胀液中的超高分子量聚乙烯与所述超高分子量聚乙烯 溶解液中的超高分子量聚乙烯的重量比为2. 5 70。优选的，所述超高分子量聚乙烯溶解液与所述超高分子量聚乙烯溶胀液的重量比 为 1. 0 2. 5。优选的，所述超高分子量聚乙烯溶胀液中的超高分子量聚乙烯的重量含量为 20% 30%。优选的，所述超高分子量聚乙烯溶胀液与所述超高分子量聚乙烯溶解液中的超高 分子量聚乙烯的重量比为10 30。优选的，所述超高分子量聚乙烯纤维纺丝原液中的超高分子量聚乙烯的重量含量 为 11% 14%。优选的，所述超高分子量聚乙烯纤维纺丝原液中的超高分子量聚乙烯的重量含量 为 12% 13%。优选的，所述超高分子量聚乙烯纤维纺丝原液中的超高分子量聚乙烯的重均分子 量为 3X IO6 5X106。优选的，所述超高分子量聚乙烯纺丝原液中的溶剂为环烷烃和链烷烃按照85 90 10 15的比例混合得到的混合溶剂，所述环烷烃的碳原子个数为25个 50个，所述 链烷烃的碳原子个数为25个 50个。优选的，所述超高分子量聚乙烯溶胀液按照如下方法制备在第一份溶剂内加入超高分子量聚乙烯粉末进行搅拌；向所述第一份溶剂内加入第二份溶剂和第一乳化溶剂得到第一混合物；将所述第一混合物升温至90°C 130°C保温溶胀得到超高分子量聚乙烯溶胀液；所述第一乳化溶剂由第三份溶剂、抗氧剂和表面活性剂经过乳化形成；第一份溶剂第二份溶剂第三份溶剂抗氧剂表面活性剂按照重量比为 45 55 45 55 1 20 0. 5 5 0.05 0.1。优选的，所述超高分子量聚乙烯溶解液按照如下方法制备向第四份溶剂中加入第二乳化溶剂、第三乳化溶剂、第四乳化溶剂、第五份溶剂搅 拌均勻得到第二混合物，将所述第二混合物升温至100°c 190°c搅拌得到超高分子量聚 乙烯溶解液；所述第二乳化溶剂由第六份溶剂和超高分子量聚乙烯按照1 5 0. 4 0. 6的 比例乳化形成；所述第四乳化溶剂由第七份溶剂、抗氧剂经过乳化形成；所述第四份溶剂第五份溶剂第六份溶剂第七份溶剂的重量比为67 75 15 25 2 10 2 4。本专利技术通过在溶胀液中添加溶解液混合搅拌得到超高分子量聚乙烯重量含量为 10-15%的高含固量的纺丝原液。由于溶解液可以对溶胀液起到增塑作用，因此可以降低纺 丝原液体系的粘度，保证纺丝原液具有较好的流动性和出丝连续性，避免在后续的纺丝过 程中出现毛丝、断丝。此外，通过在溶胀液中加入溶解液，还可以使冻胶纺丝时产生的超高 分子量聚乙烯凝胶丝条含有适量的链缠结点，这样可以保证丝条在后续的牵伸过程中使张 力在丝条中的传递能够顺利传递，以达到超倍拉伸的目的，防止产生断丝，保证超高分子量 聚乙烯纤维的性能的稳定。具体实施例方式为了进一步了解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是 应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的 限制。本专利技术提供一种超高分子量聚乙烯纤维纺丝原液的制备方法，包括步骤将取超高分子量聚乙烯溶解液与超高分子量聚乙烯溶胀液按照重量比为0. 42 2. 85的比例混合得到超高分子量聚乙烯重量含量为10% 15%的纺丝原液；所述超高分子量聚乙烯溶胀液中的超高分子量聚乙烯的重量含量为10 50% ；所述超高分子量聚乙烯溶胀液中的超高分子量聚乙烯与所述超高分子量聚乙烯 溶解液中的超高分子量聚乙烯的重量比为2. 5 70。按照本专利技术，所述超高分子量聚乙烯溶胀液是指本领域技术人员熟知的将超高分 子量聚乙烯与溶剂混合后，溶剂小分子渗透、扩散到超高分子量聚乙烯的大分子之间，使超 高分子量聚乙烯大分子膨胀后得到的悬浮液；所述超高分子量聚乙烯溶解液是指本领域技 术人员熟知的将超高分子量聚乙烯溶解到溶剂中得到的溶液。按照本专利技术，所述超高分子量聚乙烯纺丝本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种超高分子量聚乙烯纤维纺丝原液的制备方法，其特征在于，包括： 取超高分子量聚乙烯溶解液与超高分子量聚乙烯溶胀液按照重量比为０．４２～２．８５的比例混合得到超高分子量聚乙烯重量含量为１０％～１５％的纺丝原液； 所述超高分子量聚乙烯溶胀液中的超高分子量聚乙烯的重量含量为１０～５０％； 所述超高分子量聚乙烯溶胀液中的超高分子量聚乙烯与所述超高分子量聚乙烯溶解液中的超高分子量聚乙烯的重量比为２．５～７０。
【技术特征摘要】
一种超高分子量聚乙烯纤维纺丝原液的制备方法，其特征在于，包括取超高分子量聚乙烯溶解液与超高分子量聚乙烯溶胀液按照重量比为0.42～2.85的比例混合得到超高分子量聚乙烯重量含量为10％～15％的纺丝原液；所述超高分子量聚乙烯溶胀液中的超高分子量聚乙烯的重量含量为10～50％；所述超高分子量聚乙烯溶胀液中的超高分子量聚乙烯与所述超高分子量聚乙烯溶解液中的超高分子量聚乙烯的重量比为2.5～70。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述超高分子量聚乙烯溶解液与所 述超高分子量聚乙烯溶胀液的重量比为1. 0 2. 5。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述超高分子量聚乙烯溶胀液中的 超高分子量聚乙烯的重量含量为20% 30%。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述超高分子量聚乙烯溶胀液与所 述超高分子量聚乙烯溶解液中的超高分子量聚乙烯的重量比为10 30。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述超高分子量聚乙烯纤维纺丝原 液中的超高分子量聚乙烯的重量含量为11% 14%。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述超高分子量聚乙烯纤维纺丝原 液中的超高分子量聚乙烯的重量含量为12% 13%。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述超高分子量聚乙烯纤维纺丝原 液中的超高分子量聚乙烯的重均分子量为3 X IO6 5 X 106。8.根据权利要求7所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：贺鹏，黄兴良，刘清华，林凤崎，牛艳丰，
申请(专利权)人：北京同益中特种纤维技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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