[發(fā)明專利]一種制造超高分子量聚乙烯纖維凝膠紡絲的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110223871.6
• 申請(qǐng)日: 2011-08-05
• 公開（公告）號(hào): CN102277632A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈文東;任富忠;聶海東;郅立鵬;陳繼朝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 青島華世潔環(huán)保科技有限公司
• 主分類號(hào): D01D5/098
• 分類號(hào): D01D5/098;D01D5/088;D01D1/04
• 代理公司: 濟(jì)南舜源專利事務(wù)所有限公司 37205
• 代理人: 王連君

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及聚乙烯纖維凝膠紡絲的制造方法，尤其涉及一種制造超高分子量聚乙烯纖維凝膠紡絲的方法。

背景技術(shù)

有關(guān)超高強(qiáng)度高模量超高分子量聚乙烯纖維的制造，國(guó)內(nèi)外業(yè)界迄今為止，基本上仍通過(guò)使用超高分子量聚乙烯粉末與溶劑共混后進(jìn)入雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)熔融-溶解擠出紡絲細(xì)流，再經(jīng)超倍熱拉伸形成纖維。而制備品質(zhì)均一、大分子有序性良好的紡絲溶液是制備高強(qiáng)高模聚乙烯纖維的前提和基礎(chǔ)。目前采用單一的雙螺桿擠出方法，高分子溶液在螺桿內(nèi)經(jīng)歷了短時(shí)間高溫、大剪切過(guò)程，而超高分子量聚乙烯在超過(guò)260℃的高溫下就會(huì)出現(xiàn)明顯的降解現(xiàn)象，發(fā)生降解后會(huì)對(duì)紡絲原液的可紡性帶來(lái)負(fù)面的影響，給擠出溶液細(xì)流因大分子降解帶來(lái)可紡性負(fù)面的影響，從而降低成品纖維的性能。

由此可見(jiàn)，現(xiàn)有技術(shù)有待于更進(jìn)一步的改進(jìn)和發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷提供一種制造超高分子量聚乙烯纖維凝膠紡絲的方法，解決在制造超高聚乙烯纖維凝膠紡絲過(guò)程中溫度過(guò)高造成超高分子量聚乙烯降解的技術(shù)問(wèn)題，以提高其分子取向性，增強(qiáng)其強(qiáng)度與韌性。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明方案包括：

一種制造超高分子量聚乙烯纖維凝膠紡絲的方法，其包括以下步驟：

A、將質(zhì)量分?jǐn)?shù)在6％～12％之間、粘均分子量為150萬(wàn)-1000萬(wàn)的超高分子量聚乙烯粉料與溶劑輸送到配料乳化釜中進(jìn)行充分混合得到混合物，該混合物經(jīng)齒輪輸送泵進(jìn)入喂料釜，喂料釜將混合物送入雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行熔融-溶解，得到擠出液；

B、上述擠出液經(jīng)過(guò)粗過(guò)濾器帶壓進(jìn)入單螺桿擠出機(jī)，該單螺桿擠出機(jī)中單螺桿直徑為20mm-150mm，其長(zhǎng)徑比為20-25，其轉(zhuǎn)速為70轉(zhuǎn)/分-140轉(zhuǎn)/分，該單螺桿擠出機(jī)通過(guò)三段加熱，喂料段溫度在180℃-220℃、塑化段溫度在200℃-240℃、均化段溫度在220℃-260℃，該單螺桿擠出機(jī)的最高擠出溫度為240℃；上述擠出液經(jīng)單螺桿擠出機(jī)處理得到擠出物料；

C、將上述擠出物料由熔體增壓泵通過(guò)精過(guò)濾器輸送至噴絲板，噴絲板將擠出物料計(jì)量擠出并在冷凍水中浸漬得到凝膠初紡絲，將該凝膠初紡絲靜止平衡后進(jìn)行萃取、5倍-10倍初步拉伸處理，然后再在多段階梯升溫條件下進(jìn)行3倍-8倍超倍拉伸取向處理，得到超高分子量聚乙烯纖維凝膠紡絲。

所述的制造方法，其中，上述步驟A還包括所述雙螺桿擠出機(jī)的雙螺桿直徑在28mm-340mm之間，雙螺桿的長(zhǎng)徑比為7-18，雙螺桿的各段的溫度在140℃-260℃，雙螺桿的轉(zhuǎn)速為180轉(zhuǎn)/分-250轉(zhuǎn)/分，雙螺桿擠出機(jī)的最高擠出溫度為260℃。

所述的制造方法，其中，上述噴絲板的孔徑為0.5mm-1mm，孔數(shù)為100孔-150孔，噴絲速度為4米/分-10米/分。

所述的制造方法，其中，上述步驟C還包括上述冷凍水的溫度為10℃-15℃，凝膠初紡絲靜止平衡的時(shí)間為20小時(shí)-30小時(shí)，多段階梯升溫的溫度為80℃-150℃。

所述的制造方法，其中，上述得到超高分子量聚乙烯纖維凝膠紡絲的取向指數(shù)為95-97，斷裂強(qiáng)度為30cN/dtex-50cN/dtex，模量為1200/dtex～1400/dtex。

本發(fā)明提供的一種制造超高分子量聚乙烯纖維凝膠紡絲的方法，將超高分子量聚乙烯在一定條件下通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行處理，然后在將其在一定條件下經(jīng)單螺桿擠出機(jī)處理，即完成了超高分子量聚乙烯溶液在低溫低剪切條件下，進(jìn)一步溶解、勻化并提高了超高分子量聚乙烯纖維有序性的過(guò)程，為紡絲提供品質(zhì)更高的溶液細(xì)流，解決了現(xiàn)有超高分子量聚乙烯纖維凝膠紡絲法工藝過(guò)程中，為使分子鏈超高取向而使用過(guò)高溫過(guò)高剪切力，從而導(dǎo)致分子鏈嚴(yán)重降解、螺桿效率低的技術(shù)問(wèn)題，使紡絲溫度由原來(lái)的280℃-290℃，降低為240℃-260℃，擠出液的粘均分子量為320萬(wàn)，而現(xiàn)有技術(shù)中的擠出液的粘均分子量為260萬(wàn)，本發(fā)明中擠出液的粘均分子量相比與現(xiàn)有技術(shù)提高了23％，纖維最大噴絲頭拉伸比現(xiàn)有技術(shù)中的增加了一倍，大大提高了纖維細(xì)流的可紡性，提高了其分子取向性，增強(qiáng)了其強(qiáng)度與韌性。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明中制造超高分子量聚乙烯纖維凝膠紡絲的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供了一種制造超高分子量聚乙烯纖維凝膠紡絲的方法，為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案以及優(yōu)點(diǎn)更清楚、明確，以下將結(jié)合附圖與實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。