[發明專利]超高分子量聚乙烯纖維的無斷點直紡連續生產方法

有效

• 申請號: 201010132407.1
• 申請日: 2010-03-26
• 公開（公告）號: CN101798711A
• 公開（公告）日: 2010-08-11
• 發明（設計）人: 任意
• 申請（專利權）人: 山東愛地高分子材料有限公司
• 主分類號: D01D5/06
• 分類號: D01D5/06;D01D10/00;D01D13/02;D02J1/22;D02J13/00
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技術領域

本發明涉及一種超高分子量聚乙烯纖維生產方法的改進，具體地說是一種超高分子量聚乙烯纖維的無斷點直紡連續生產方法。

背景技術

超高分子量聚乙烯纖維，是采用分子量在100萬以上的超高分子量聚乙烯生產制造的具有高強度和模量的合成纖維材料，所以也稱為高強高模聚乙烯纖維。超高分子量聚乙烯纖維、芳綸、碳纖維在國際上稱為三大高性能纖維材料，其中超高分子量聚乙烯纖維因具有高強度、高模量、低密度的特點，所以在現代化戰爭與防御裝備、宇航與航空方面發揮了極其重要的作用，在民用領域也得到了越來越廣泛的應用。

日本專利特開平7-238416公開了一種在干法紡絲過程中積極揮發溶劑以制備超高分子量聚乙烯纖維的方法，具體工藝為：5-50％的超高分子量聚乙烯和95-50％的揮發性溶劑溶解，加熱擠出后，經過一紡絲筒，利用紡絲筒內通入熱氣流的方法使40％以上的溶劑揮發，剩余溶劑在熱牽伸的過程中去除，該日本專利通過在紡絲過程中積極去除部分溶劑形成半干態原絲，解決了紡絲粘連的問題，但由于溶劑在紡絲和熱牽伸過程中均有揮發，因此該專利需要在紡絲段和牽伸設備上分別進行防火防爆處理和溶劑回收，這樣就增加了設備投資和溶劑回收的難度，不利于大規模的工業化生產。

目前，超高分子量聚乙烯纖維多采用凝膠紡絲-超倍熱牽伸工藝生產，由于超高分子量聚乙烯具有很長的聚乙烯大分子柔性鏈，極易造成鏈纏結，將其溶解于一定溶劑中，通過溶劑的稀釋作用拉開大分子之間的距離，原液擠出成纖維后得到具有適度大分子纏結點的凍膠原絲，經超倍熱拉伸和分子取向得到具有伸直鏈結構的超高分子量聚乙烯纖維。其主要工序包括：1、用溶劑溶解超高分子量聚乙烯，制成紡絲溶液；2、溶液經噴絲孔擠出后再用空氣或水驟冷固化，得到具有適度大分子纏結點的含溶劑濕態原絲；3、采用萃取劑將濕態原絲中所含的溶劑脫去；4、對萃取后絲束在干燥箱內進行干燥；5、進行超倍熱牽伸，得到具有伸直鏈結晶結構的超高分子量聚乙烯纖維。在目前該纖維的實際工業生產中，國內外企業在溶劑、萃取劑選擇，工藝流程，設備形式等方面差異較大，技術水平不一，但普遍將上述幾個工序分開進行間歇或斷點式生產。

如：中紡投資發展股份有限公司的中國專利ZL97101010.2《超高分子量聚乙烯纖維連續制備方法和設備》中，僅涉及到了一個用于超高分子量聚乙烯、溶劑溶解用的攪拌釜，其制備方法與上面所講的方法類似，在實際的生產中，按此方法得到的是纖維的半成品，這種半成品再經過退繞和牽伸，才能成為最終產品，因此，在整個生產過程中，存在生產斷點，是不連續的。

在北京同益中特種纖維技術開發有限公司的中國專利200810106319.7《一種在線松弛定型的超高分子量聚乙烯纖維生產方法》中，公開了一種在線松弛定型的超高分子量聚乙烯纖維生產方法，該在線松弛設備是根據紡絲斷點法(即對紡絲后的凍膠絲條落桶，經放置后再集束進行萃取)的生產方式設計的，生產方法本身是斷點路線，對連續生產路線無應用意義。

在中紡投資發展股份有限公司的中國專利200610170738.8《超高分子量聚乙烯凍膠法連續直紡細旦絲生產方法》中，公開了一種利用兩種不同分子量的超高分子量聚乙烯分別與溶劑加熱混合攪拌后，再混合攪拌，然后喂入溶解、擠出裝置，后經第二溶劑萃取、干燥、熱拉伸后，制成超高分子量聚乙烯纖維。該專利方法所述除配料過程與一般工藝路線有所差別外，未就連續直紡方法進行說明；配料過程反復加熱、攪拌、混合，工藝復雜、繁瑣，不適于工業生產，且此配料過程與最終的直紡連續生產方法無直接關系。另據該專利申請單位目前生產線均為多斷點、非連續法生產，因此，該專利技術內容不能說明，也不能實現連續直紡生產超高分子量聚乙烯纖維的工業生產。