[發(fā)明專利]一種特白顏色高強高模聚乙烯纖維及其制備工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010278542.7
• 申請日: 2010-09-13
• 公開（公告）號: CN101962819A
• 公開（公告）日: 2011-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 包劍峰
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州翔盛高強纖維材料股份有限公司
• 主分類號: D01F6/46
• 分類號: D01F6/46;D01F1/06;D01D1/02;D01D5/06;D01D5/12;D01D10/02
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務(wù)所有限公司 33109
• 代理人: 俞潤體

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高強高模聚乙烯纖維及其制造方法，特別是一種特白色高強高模聚乙烯纖維及其制造方法，適用于有特白顏色要求的各種防護織物領(lǐng)域。

背景技術(shù)

現(xiàn)在技術(shù)中的高強高模聚乙烯纖維與碳纖維、芳綸并稱為當今世界上三大高性能纖維，是世界上強度和模量最高的纖維。高強高模聚乙烯纖維是以超高分子量聚乙烯為原料，經(jīng)過凍膠紡絲、超倍拉伸將原先相互纏繞呈無序排列的聚乙烯大分子逐漸解纏，達到極高的取向度和結(jié)晶度得到。從而使纖維具有質(zhì)輕、柔軟、高強度、高模量、耐紫外線、耐沖擊、耐酸堿、耐海水腐蝕等優(yōu)良性能。

目前生產(chǎn)高強高模聚乙烯纖維大多采用濕法紡絲工藝，即將超高分子量聚乙烯原料溶解在特定的溶劑中，經(jīng)雙螺桿紡絲機進行凍膠紡絲，再經(jīng)萃取干燥達到聚乙烯半成品纖維，然后通過高倍拉伸使大分子鏈有序排列達到一定取向和結(jié)晶，形成高強度聚乙烯纖維。

申請?zhí)枮镃N200810014184.1的中國發(fā)明公開了一種有顏色的高強聚乙烯纖維及其制造方法，制造方法為：超高分子量聚乙烯與白色白礦油的重量比為1：7～9，然后根據(jù)顏色的要求添加量為超高分子量聚乙烯重量的1.0～3.0%的有機顏料，有機顏料為群青、酞青藍、氧化鉻綠、鉛鉻綠、氧化鐵、炭黑中的一種，或其同類組合，經(jīng)原料的溶脹、溶解，制成紡絲原液；制備凍膠絲；對凍膠絲進行萃?。患徑z干燥；后牽伸及卷繞制成有顏色的高強聚乙烯纖維。纖維強度15～30g/d,模量為400～1000g/d。該發(fā)明雖制備出有顏色色高強聚乙烯纖維，但存在兩方面缺陷：一是由于添加的顏料比例較高，相對雜質(zhì)較多，影響到高強高模聚乙烯纖維的紡絲和牽伸的正常紡況易造成毛絲和斷頭，纖維成品的強度和模量等物性指標有所降低；二是發(fā)明中所述顏料在1.0～3.0%比例添加使用時，纖維在萃取工序中顏料極易被析出，造成纖維顏色穩(wěn)定性難以控制。

目前國內(nèi)外高強高模聚乙烯纖維防護用品領(lǐng)域用戶要求多樣化、差別化，同時防護等級也要求越來越高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要提供一種具有鮮明熒光白色的超高分子量聚乙烯纖維及其生產(chǎn)工藝，產(chǎn)品不僅顏色穩(wěn)定可控，而且高強度、高模量的性能不受任何影響，可廣泛用于民用和軍用防護織物領(lǐng)域。

本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的：

一種特白顏色高強高模聚乙烯纖維，是以超高分子量聚乙烯作為原料，將原料與白油混合形成混合物，然后在混合物中加入二苯乙烯雙苯并咪唑型化合物作為添加劑制備得到紡絲原液，再經(jīng)紡絲工藝得到所述的特白顏色高強高模聚乙烯纖維，其中，添加劑的比例為超高分子量聚乙烯重量的0.01～0.05%。

作為優(yōu)選，所述的超高分子量聚乙烯的分子量為5×10⁶g/mol至6×10⁶g/mol。

作為優(yōu)選，所述的白油其運動粘度40℃下為65～75mPa.s。

作為優(yōu)選，所述的二苯乙烯雙苯并咪唑型化合物選自下列物質(zhì)：熒光增白劑KCB、熒光增白劑KSN或熒光增白劑OB-1。

一種特白顏色高強高模聚乙烯纖維的制備工藝，制作工藝按以下步驟：

（1）制備紡絲原液

A、將定量白油加溫至50℃～60℃，按重量比白油：超高分子量聚乙烯=1：10的比例加入超高分子量聚乙烯，在高速乳化機中充分分散乳化，形成超高分子量聚乙烯和白油的混合物；

將以超高分子量聚乙烯重量計的0.01～0.05%的二苯乙烯雙苯并咪唑型化合物添加劑投入上述混合物，再次在高速乳化機內(nèi)充分乳化；

B、將步驟A得到的混合物料放到反應(yīng)釜內(nèi)進行升溫攪拌，進行溶脹料的配制，得到紡絲原液，其中反應(yīng)釜內(nèi)的溫度為100～120℃，升溫時間為2～3個小時；

（2）制備凍膠紡絲

將制備好的紡絲原液輸送到雙螺桿紡絲機內(nèi)，經(jīng)擠壓、熔融、攪拌，紡絲原液的溫度控制在250～300℃之間，經(jīng)紡絲組件噴射出粘流態(tài)細絲，經(jīng)循環(huán)冷卻水冷卻后形成凍膠紡絲；

（3）半成品凍膠紡絲的平衡

將形成的凍膠紡絲存放于溫度在22～30℃之間，濕度為65±5%的平衡間內(nèi)，存放在平衡間的時間為3～5天；

（4）萃取置換干燥

將平衡好的凍膠紡絲，經(jīng)冷拉伸后，在裝有碳氫清洗劑的超聲波槽內(nèi)高頻萃取，將白油置換出來，再在負壓的干燥箱內(nèi)烘干脫濕形成纖維，其中：萃取液溫度控制在42℃～50℃之間，干燥箱溫度為45℃～47℃；

（5）熱態(tài)高倍牽伸

將干燥烘干后的纖維，在120～150℃的熱箱內(nèi)，分2～4級，5～10倍熱態(tài)牽伸，經(jīng)收卷后制成特白顏色高強高模聚乙烯纖維。