[發明專利]一種超高分子量聚乙烯纖維及其制備方法

有效

• 申請號: 201611036204.6
• 申請日: 2016-11-23
• 公開（公告）號: CN106757467B
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 許海霞;辛春榮;吳喜龍;張振雷;李自學
• 申請（專利權）人: 上海斯瑞科技有限公司
• 主分類號: D01F6/04
• 分類號: D01F6/04;D06M13/08;D06M13/262;D06M13/463;D01D5/16;D01D10/06;D01D10/02
• 代理公司: 上海申新律師事務所 31272
• 代理人: 俞滌炯

本發明公開了一種超高分子量聚乙烯纖維的制備方法，包括以下步驟：(1)采用凍膠紡絲法制得超高分子量聚乙烯凍膠原絲；(2)將凍膠原絲經平衡靜置處理；(3)將平衡靜置處理后的凍膠原絲依次進行預牽伸、萃取、干燥和進行不低于三級的熱牽伸，并在熱牽伸的同時，使超高分子量聚乙烯凍膠原絲經過帶有抗靜電劑水溶液的涂敷輥；(4)干燥，即得超高分子量聚乙烯纖維。采用本發明方法制得的超高分子量聚乙烯纖維在提高高強度、高模量的同時，又解決了纖維因帶電而影響后加工的問題，具有較低的靜電。

技術領域

本發明屬于纖維制備技術領域，尤其涉及一種超高分子量聚乙烯纖維及其制備方法。

背景技術

超高分子量聚乙烯纖維(簡稱UHMWPE)，也稱高強高模聚乙烯纖維，是指由相對分子量在100萬以上的聚乙烯依次經過紡絲、萃取、干燥和超倍拉伸制成的一種高性能纖維。采用超高分子量聚乙烯纖維制成的纖維增強復合材料具有質量輕、耐沖擊、介電性能高等優點，被廣泛用于航空航天領域、海域防御領域、武器裝備領域和日常工業領域等。

在現有技術中，制備超高分子量聚乙烯纖維通常采用的是凍膠紡絲技術。該技術通常使用相對分子量在100萬以上的聚乙烯作為原料，首先將該原料與合適的溶劑混合，以混合溶脹得到的懸浮液作為紡絲原液，然后將該紡絲原液經螺桿擠出機的剪切、勻混、解纏，再經噴絲組件進行擠出拉伸-冷凝成型，從而獲得凝膠化預取向絲，最后將該凝膠化預取向絲進行萃取、干燥和超倍拉伸，得到超高分子量聚乙烯纖維。

在超高分子量聚乙烯纖維的生產過程中，由于伴隨有溶劑萃取、干燥、熱拉伸和高速卷繞等高摩擦環節，絲束和成品纖維都極易產生靜電。在熱拉伸階段，如果絲束產生的靜電較大，絲束的抱合性較差，那么，絲束在卷繞時就會發生相互并纏現象，造成斷頭數增加。如果成品纖維的靜電較大，一束束絲就會蓬松、散開，在下游應用進行退繞生產時極易發生掛導絲架等情況，造成斷頭率增加，影響生產加工。針對該問題，專利CN103276465A公開了一種超高分子量聚乙烯纖維及其制備方法，其涉及一種抗靜電油劑，為聚氧乙烯醚型抗靜電劑和陰離子型抗靜電劑的混合物，使得在保持高強高模的同時，具有較低的靜電。

發明內容

本發明同樣針對現有技術中存在的上述問題，通過使用有別于上述類型的抗靜電劑，提出一種低靜電的超高分子量聚乙烯纖維及其制備方法，既提高了高強高模，又解決了纖維因帶電而影響后加工的問題。

本發明的目的同樣也是為了消除纖維生產過程產生的靜電，通過在纖維的熱牽伸過程中同時讓纖維經過帶有抗靜電浴液的涂敷輥，然后經過熱箱干燥、收卷。所采用的抗靜電浴液為抗靜電液和水的混合液，抗靜電液的質量濃度為0.2～0.8％，上液速度為3～15m/min，該抗靜電劑是一種高效的陽離子型抗靜電劑(不同于行業常見的陰離子型抗靜電劑)，PH值為7～9，有效成分為55～60％，易溶于水及丙酮、丁醇、苯、氯仿、DMF等大多數有機溶劑。該抗靜電劑的作用機理為：在材料表面快速形成導電通道，使電荷快速轉移，還能形成憎水性油膜，降低纖維的摩擦系數，使靜電減少及產生陽電性。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明的第一個方面是提供一種超高分子量聚乙烯纖維的制備方法，包括以下步驟：

(1)采用凍膠紡絲法制得超高分子量聚乙烯凍膠原絲；

(2)將步驟(1)的超高分子量聚乙烯凍膠原絲經平衡靜置處理；

(3)然后將步驟(2)平衡靜置處理后的超高分子量聚乙烯凍膠原絲依次進行預牽伸、萃取、干燥和進行不低于三級的熱牽伸，并在熱牽伸的同時，使超高分子量聚乙烯凍膠原絲經過帶有抗靜電劑水溶液的涂敷輥；

(4)干燥，即得超高分子量聚乙烯纖維；

其中，所述抗靜電劑水溶液的質量濃度為0.2～0.8％，所述抗靜電劑為由烷基化試劑與脂肪胺反應而得的季銨鹽陽離子高效抗靜電劑，所述抗靜電劑在40℃時的運動粘度為15～20mPa.s。