[發明專利]一種超高分子量聚乙烯纖維的預處理分散方法

有效

• 申請號: 201610920332.0
• 申請日: 2016-10-21
• 公開（公告）號: CN106498791B
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發明（設計）人: 龍柱;王長紅
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: D21H13/14
• 分類號: D21H13/14;D21B1/02;D21B1/34;D21H21/14
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所(普通合伙)32104
• 代理人: 殷紅梅,張仕婷

技術領域

本發明涉及一種超高分子量聚乙烯纖維的預處理分散方法，屬于造紙技術領域。

背景技術

超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纖維是繼芳綸纖維和碳纖維之后的世界第三代高性能特種纖維，外觀為白色，具有模量高、強度高、質量輕、耐光性好、耐低溫、化學穩定性好、使用壽命長等優異的性能，還具有良好的耐化學腐蝕、比能量吸收高、電磁波透射率高、摩擦系數低、優良的耐沖擊和抗切割性能，以及不吸水、與生物相容性好等特點，并且是所有高強高模纖維中密度最小的纖維，公稱值只有0.97g/cm^-3，是唯一能夠漂浮在水面上的高性能纖維。纖維的高分子量、高取向度、分子鏈的高度纏結以及高結晶度等特點，使其擁有極好的綜合性能。其比強度是目前在使用的纖維中最高的，比對位芳綸還高40％，是優質鋼絲的 15 倍以上，是普通化學纖維和優質鋼纖維的10倍，僅次于碳纖維，使用溫度可低至零下150℃。其綜合性能已經超過了芳綸。

UHMWPE纖維多種優良的特性，使它在高性能纖維的市場上表現出極大的優勢。目前已在航空航天、海洋開發、軍事、體育用品、建筑工程加固增強材料、過濾材料、生物材料、增強復合材料等產業取得不同程度的研究應用進展。

利用濕法成型工藝制備UHMWPE纖維紙，是一種新的制備UHHMWPE材料的方法，這種方法技術操作相對簡單、生產工藝能耗低，制得的紙頁勻度好，孔隙率大，孔徑均勻，厚度范圍大，絕緣性好，在工藝上具有很大的成本和技術優勢。利用濕法成型技術制備植物纖維或者其它化纖的紙基材料的技術比較成熟，而UHMWPE材料本身的高強高模性、化學穩定性、密度低等優良性能相比于植物纖維和其他化纖都是非?？扇〉摹?/p>

專利公開號為CN104343041A的中國發明專利提供了一種間位芳綸紙的制備方法，其分散工藝主要是機械分散，將芳綸短切纖維經水力碎漿機疏解后經高頻疏解機疏解，將芳綸沉析纖維加入水力射流分散裝置分散成芳綸沉析纖維漿料，再經過水力碎漿機疏解，離心式篩漿機進行篩漿，將通過篩網的漿料與疏解后的芳綸短切纖維漿料混合，將混合漿料不添加助劑，直接經上網抄造、壓榨脫水、干燥，得到原紙。對于UHMWPE纖維來說，該工藝所述的機械作用不僅不利于纖維的分散而且會導致纖維的纏卷打結，使得最后的紙張勻度更差，對于高強高模的超高分子量聚乙烯纖維來說，機械分散是不適合的。

專利公開號為CN102268832A的中國發明專利提供了使用落葉松化機漿生產中高檔文化用紙的制漿造紙工藝，該工藝依照傳統的制漿造紙工藝制備文化紙，經過打漿分散纖維并將纖維打漿到合理的打漿度范圍內，在制漿工藝后上網成型，但是對于UHMWPE纖維來說，傳統的打漿工藝將導致纖維的纏卷，且纖維密度輕無法形成均勻的纖維懸浮液，植物纖維的分散方法不適用于UHMWPE纖維，必須經過更多的預處理。

對于濕法抄造工藝來說，纖維能否均勻的分散是決定制得的產品質量是否合格的的重要因素，換句話說，纖維分散不好，意味著整個濕法抄造工藝無法完成。在傳統的濕法抄造工藝中，打漿是纖維分散的重要步驟，包括現有的一些其他高性能化纖的濕法抄造過程，打漿也是必不可少的環節，而UHMWPE纖維具有高強高模性，傳統的打漿作用無法切斷纖維，卻使得纖維纏結，這不利于纖維的分散，反而給后續的其他工藝帶來負面影響。另外，UHMWPE纖維沒有親水基團，使得纖維具有疏水性，且纖維密度比水小，這既是優點也是阻礙纖維在水中良好分散的因素，本身疏水的纖維密度小，會導致纖維上浮，這些都是不利于纖維分散的因素。導致后期制備的產品勻度不夠，性能也將受到負面影響。本發明通過提高纖維的親水性，降低界面張力輔以適當的機械分散來促進纖維的分散。

發明內容

本發明的目的是提供一種適用于濕法抄造的UHMWPE纖維的預處理分散方法。本發明的側重點是解決UHMWPE纖維分散難的問題，主要經過纖維洗滌-超聲預處理-疏解分散-分散劑分散。

按照本發明提供的技術方案，一種超高分子量聚乙烯纖維的預處理分散方法，步驟為：

（1）洗滌：取超高分子量聚乙烯纖維，采用濃度為0.1×l0^-3-5.0×l0^-3mol/L溶劑對其進行洗滌，去除纖維表面雜質；

（2）滲透：取步驟（1）所得超高分子量聚乙烯纖維，按照絕干漿用量的2%-20%加入滲透劑，按照水纖比為100-10:1加水，然后在溫度為30-60℃、20-100kHz超聲條件下處理2min-48h，得到纖維懸浮液；