[發明專利]一種抗蠕變的超高分子量聚乙烯纖維及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201110335206.6
• 申請日: 2011-10-28
• 公開（公告）號: CN102505159A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 譚琳;段瑛濤
• 申請（專利權）人: 北京威亞高性能纖維有限公司
• 主分類號: D01D5/06
• 分類號: D01D5/06;D01D1/00;D01F6/04
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

1.一種具有高抗蠕變性能的超高分子量聚乙烯纖維的制備方法，其特征在于，所述方法包括：

1)將超高分子量聚乙烯粉料和溶劑連續加入進料器中制成混合物料；

2)將進料器中的混合物料送入多級連續雙螺桿擠出機，螺桿的長徑比范圍為15-40之間；混合物料在雙螺桿擠出機中停留時間不低于10分鐘，雙螺桿擠出機內的溫度范圍為200℃-350℃之間，螺桿轉速范圍為150轉/分鐘-350轉/分鐘之間，以保證聚乙烯充分溶脹的基礎上適當保持物理交聯度，并使混合物料均勻后進入靜態混合器；

3)從靜態混合器中連續噴出的均勻物料經多孔噴絲板噴出，通過噴頭牽伸形成流態細絲；

4)流態細絲經過冷卻水槽，冷卻后得到含有溶劑的凍膠絲；

5)凍膠絲依次經過萃取、干燥、熱牽伸各步驟得到具有高抗蠕變性能的超高分子量聚乙烯纖維；

在所述步驟3)-5)中的總牽伸比不高于900倍，其中，噴頭牽伸比不高于30倍，萃取、干燥步驟的牽伸比不高于2倍，熱牽伸步驟的牽伸比不高于15倍；

所述粉料的粘度平均分子量的范圍為800萬-2000萬之間，分子量的偏差不超過5％；

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述超高分子量聚乙烯粉料的粘度平均分子量的范圍為1001萬-1500萬。

3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述混合物料在雙螺桿中的停留時間不低于15分鐘。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述混合物料在雙螺桿中的停留時間不低于20分鐘。

5.根據權利要求1所述的方法，所述總牽伸比不高于700倍，噴頭牽伸比不高于25倍。

6.根據權利要求1所述的方法，所述總牽伸比不高于500倍，噴頭牽伸比不高于20倍。

7.一種具有高抗蠕變性能的超高分子量聚乙烯纖維，其特征在于，該纖維的DSC曲線在溫度為148℃以下至少有一個特征峰，在溫度為148℃或148℃以上有不少于一個的特征峰，且在溫度為148℃以下的特征峰強度與在溫度為148℃或148℃以上的特征峰強度之比在1.0∶5.0至1.0∶2.0之間。

8.根據權利要求7所述的超高分子量聚乙烯纖維，其特征在于，該纖維的廣角X射線衍射特征峰在2θ＜20°、21°-22°、23°-24°位置分別存在至少一個特征峰，且在23°-24°處的特征峰半峰寬與在21°-22°處的特征峰半峰寬之比在1.4-1.8之間。

9.根據權利要求7所述的超高分子量聚乙烯纖維，其特征在于，該纖維的小角X射線衍射在特征峰2θ＜0.45°位置處存在至少兩個特征峰。

10.根據權利要求7所述的超高分子量聚乙烯纖維，其特征在于，該纖維在溫度為25℃及壓力為600MPa的條件下的蠕變值不高于5×10^-6％/天。

11.根據權利要求7所述的超高分子量聚乙烯纖維，其特征在于，該纖維在溫度為25℃及壓力為600MPa的條件下的蠕變值不高于5×10^-8％/天。

12.根據權利要求7所述的超高分子量聚乙烯纖維，其特征在于，纖維的牽伸強度不低于32cN/dtex，初始模量不低于1200cN/dtex。

13.根據權利要求7所述的超高分子量聚乙烯纖維，其特征在于，纖維的牽伸強度不低于35cN/dtex，初始模量不低于1500cN/dtex。

14.一種具有高抗蠕變性能的超高分子量聚乙烯纖維在繩索或復合材料制品中的應用。