[發明專利]一種超高分子量聚乙烯纖維紙的制備方法

有效

• 申請號: 201610921059.3
• 申請日: 2016-10-21
• 公開（公告）號: CN106283833B
• 公開（公告）日: 2018-03-02
• 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;D21H17/46;D21H21/10;D21H21/18;D21H21/08;D21F11/00;D21H25/00;D21H27/08
• 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紙的制備方法，具體屬于造紙技術領域。

背景技術

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纖維外觀為白色，具有強度高、模量高、質量輕、化學穩定性好、耐光性好、耐低溫、使用壽命長等許多優異的性能，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，也是唯一一種能夠在水面上漂浮的高性能纖維，具有優秀的物理機械性能。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，且密度比芳綸更小。

UHMWPE材料的性能優良，在軍事、過濾材料、繩索、包覆材料、復合材料等領域獲得了廣泛應用。其中，UHMWPE材料制備的膜材料已經在一定范圍內取得了進展。作為過濾材料，UHMWPE多孔薄膜可以對金屬離子、空氣、固體顆粒等過濾。可用作化工、科研、冷凍等行業的吸、濾等材料。在重金屬工業廢水過濾中，多種金屬離子經過濾后含量降低顯著，雜質含量得到有效控制。在油田地下注水過濾中，UHMWPE制備的過濾材料過濾精度高，濾后水中固體顆粒粒徑小，懸浮物含量低，使用壽命長，質量穩定，能夠滿足低滲透油田的多種需要。此外，在食品和飲料行業，生物領域，醫藥衛生領域中，微濾膜都會用到。如生物領域對酶反應液的精密過濾，食品行業中對食醋的過濾，醫藥衛生領域中對注射藥劑的過濾等。另外，電池中微孔隔板、微孔隔膜都是超高微孔材料的應用。

專利公開號為CN 101164677的中國發明專利提供了一種熱致相分離法制備UHMWPE微孔膜的方法，使用UHMWPE樹脂作為膜材料，在稀釋劑的作用下，經過溶液制備、擠出，拉伸，冷卻萃取，回收萃取劑，最后制得UHMWPE多孔膜。但是此法局限于制備厚度不大的微孔濾材，如膜材、片材等，限制了UHMWPE微孔膜的應用。

專利公開號為CN103085211A的中國發明專利提供了一種超高分子量聚乙烯薄膜材料的加工方法，包括一般燒結、自由燒結及高速混合成型，其特征在于：所述的一般燒結中壓制成型步驟如下：在模具中投入UHMWPE粉末一常溫下壓制成型-燒結-冷卻-取出制品。期間冷料需加熱到190-230℃后保溫4.0h進行燒結，能耗大是較大缺陷。

專利公開號為CN103572640A的中國發明專利提供了一種用對位芳綸沉析纖維制備對位芳綸紙的方法，將芳綸沉析纖維打漿后與芳綸短切纖維混合，加入分散劑后在斜網成型器上成型，對于UHMWPE纖維，不能打漿，故也不能添加UHMWPE漿粕，不能通過漿粕來增加紙頁的勻度，在保證懸浮液濃度較低的條件下有利于提高勻度性能，但是纖維密度輕，濃度小，更容易在水中上浮，不能形成均勻的纖維懸浮液。

在本專利之前，未出現利用濕法成型工藝制備UHMWPE纖維紙的先例。濕法成型工藝本身具有不可取代的優勢，利用濕法成型工藝制備紙頁，生產工藝能耗低、技術操作相對簡單，制得的紙頁勻度好，孔徑均勻，孔隙率大，厚度范圍大，在工藝上具有很大的技術和成本優勢。利用濕法成型技術制備植物纖維或者其它化纖的電池隔膜紙和其它濾材的技術比較成熟，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常可取的。

濕法成型要求纖維能夠在水中形成均勻的纖維懸浮液，但是UHMWPE纖維相對于植物纖維和其他化纖來說，密度更輕，它是高性能纖維里唯一密度比水小的纖維，在水中呈現上浮狀態。且UHMWPE纖維表面沒有活性基團，具有疏水性，這些特性對紙頁成型造成不利影響，使得紙頁成型困難，成型后紙頁勻度差。另外，纖維本身之間沒有結合力，使得制備的紙頁幾乎沒有強度。在UHMWPE纖維紙的制備過程中，紙頁勻度和強度的提高是濕法抄造UHMWPE纖維紙需要突破的重點。

發明內容

本發明的目的在于克服上述不足之處，提供一種超高分子量聚乙烯纖維紙的制備方法，優選出合理的化學助劑，以及合理的濕法成型工藝。

按照本發明提供的技術方案，一種超高分子量聚乙烯纖維紙的制備方法，步驟如下：

1)預處理：對超高分子量聚乙烯UHMWPE纖維進行預處理；

(2)添加助劑：以絕干纖維質量計，在疏解過的漿料中加入0-5％助留助濾劑，0-15％增強劑，0.01-1.5％分散劑，依次攪拌分散均勻；

(3)成型：對步驟(2)所得漿料進行上網抄造、壓榨脫水、干燥，得到纖維原紙；