[發(fā)明專利]一種制備高強(qiáng)超高分子量聚乙烯單絲的方法及該單絲的應(yīng)用

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310052889.3
• 申請(qǐng)日: 2013-02-19
• 公開（公告）號(hào): CN103132165A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金云良
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 金云良
• 主分類號(hào): D01D13/00
• 分類號(hào): D01D13/00;D01D4/02;D01F6/04
• 代理公司: 杭州華鼎知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 33217
• 代理人: 沈東寧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高強(qiáng)超高分子量聚乙烯單絲的制備方法。并且涉及由上述高強(qiáng)超高分子量聚乙烯單絲在各種領(lǐng)域中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

從EP?0740002?B1可知，由超高摩爾質(zhì)量聚乙烯采用凝膠紡紗制得的聚烯烴絲經(jīng)編織、加捻、或者加捻且合股的紗線制成的線被暴露于處在所述聚烯烴的熔點(diǎn)范圍內(nèi)的溫度足夠的時(shí)間，以使相鄰的絲至少部分熔合，同時(shí)以1.01至2.5的范圍內(nèi)的拉伸比，拉伸所述的線制得超高分子量單絲狀產(chǎn)品。

從CN?101906671?A可知，優(yōu)選低倍拉伸超高分子量聚乙烯纖維經(jīng)合股、局部熔合并采用2.7至10的范圍內(nèi)的高拉伸比，拉伸所述的線制得超高分子量單絲狀產(chǎn)品。

從專利CN?102797089?A可知一種單絲狀超高分子量聚乙烯纖維的制備方法。在專利文獻(xiàn)中，描述了由50～570根超高分子量聚乙烯纖維，經(jīng)表面處理、加捻合股、均勻張力、去除靜電、上膠、熱定型制得單絲狀超高分子量聚乙烯纖維。從這些專利文獻(xiàn)中制得的都是類單絲狀的超高分了量聚乙烯單絲，類單絲狀單絲一體性較差。

從CN?101886298?A可知這樣的方法。專利文獻(xiàn)中，描述了采用重均分子量為100～700萬的聚乙烯粉末經(jīng)白油溶解配制成10～25wt%的紡絲溶液，在250～330℃經(jīng)孔徑為5.5～8mm的圓形噴絲孔噴出，經(jīng)零下10℃至零下1℃凝固浴冷卻，然后經(jīng)萃取、干燥，在100～150℃的溫度下進(jìn)行2～4級(jí)的熱拉伸，總拉伸倍數(shù)30～50倍，制得超高分子量聚乙烯單絲。依據(jù)超高分子量聚乙烯半稀溶液流變性能的研究（詳見陳克權(quán)、張安秋等合成纖維工業(yè)Vol?11,No5,P41,1988）,超高分子量聚乙烯半稀溶液這假塑性非牛頓流體，由于噴絲孔孔徑（5.5～8mm）過大，流體的剪切應(yīng)力較低、表現(xiàn)粘度較高，分子的一至聚向性較差，單絲拉伸強(qiáng)度并不理想。

CN?101962820?A可知，采用超高分子量聚乙烯樹脂、聚乙烯蠟、增塑劑和抗氧劑按配比配成的原料經(jīng)熔化擠出成管材，再剖開管材展開成板型材，將板型材壓延后得到膜片型材，再經(jīng)加熱壓延成圓條形單絲，再經(jīng)熱拉伸制得超高分子量聚乙烯單絲，拉伸強(qiáng)度能達(dá)600Mpa,斷裂強(qiáng)度并不是很理想。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題就是提供一種制備高拉伸強(qiáng)度、一體性的高強(qiáng)超高分子量聚乙烯單絲的方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種制備高強(qiáng)超高分子量聚乙烯單絲的方法，其特征在于：將制備的超高分子量聚乙烯溶液計(jì)量后經(jīng)噴絲孔拉伸和合并后形成流體單絲，然后在流體單絲冷卻前進(jìn)行流體拉伸，經(jīng)流體拉伸后的流體單絲經(jīng)冷卻形成凍膠單絲，再經(jīng)相分離、預(yù)拉伸、溶劑去除、超倍熱拉伸后處理工序制得高強(qiáng)超高分子量聚乙烯單絲。

優(yōu)選的，所述的超高分子量聚乙烯溶液中的超高分子量聚乙烯重均分子量為100～800萬，溶液中超高分子量聚乙烯含量為3～35%。

優(yōu)選的，所述的噴絲孔為細(xì)徑拉伸合并型噴絲孔，所述的細(xì)徑拉伸合并型噴絲孔由若干個(gè)呈錐形放射狀分布的恒定孔徑的細(xì)徑噴絲孔組成。

優(yōu)選的，細(xì)徑噴絲孔的進(jìn)口端設(shè)有錐形進(jìn)口，若干個(gè)錐形進(jìn)口與細(xì)徑拉伸合并型噴絲孔中的引導(dǎo)進(jìn)口相接，細(xì)徑噴絲孔出口端相鄰間的細(xì)徑噴絲孔的間隔孔距為細(xì)徑噴絲孔孔徑的0～35%。

優(yōu)選的，細(xì)徑噴絲孔孔徑0.5～2mm，長(zhǎng)徑比5～15:1。

優(yōu)選的，噴絲孔拉伸的拉伸比為1.01～20:1。

優(yōu)選的，噴絲孔合并的合并比3～169:1。

優(yōu)選的，噴絲孔的擠出速度1～15m/min。

優(yōu)選的，流體單絲在冷卻前進(jìn)行流體拉伸的拉伸倍數(shù)1.01～45。

本發(fā)明方法涉及由上述方法制備的高強(qiáng)超高分子量聚乙烯單絲在各種鄰域中的應(yīng)用，具體涉及含所高強(qiáng)超高分子量聚乙烯單絲的繩索、纜繩、網(wǎng)和復(fù)合制品。

本發(fā)明將制備的超高分子量聚乙烯溶液經(jīng)合并拉伸型噴絲孔形成流體單絲，再經(jīng)流體單絲拉伸，經(jīng)冷卻制成凍膠單絲，然后經(jīng)相分離、預(yù)拉伸、溶劑去除、超倍熱拉伸后處理工序制得直徑≥0.07mm、斷裂強(qiáng)度≥1.6GMa的高強(qiáng)超高分子量聚乙烯單絲。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明方法作進(jìn)一步描述：

圖1為細(xì)徑拉伸合并型噴絲孔結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為細(xì)徑拉伸合并型噴絲孔出口端的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述。