[發(fā)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?zhí)枺?/td>: 201810050200.6
• 申請日: 2018-01-18
• 公開（公告）號: CN108179494B
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 許海霞;張振雷;吳喜龍;孫左;辛春榮
• 申請（專利權(quán)）人: 上海斯瑞科技有限公司
• 主分類號: D01F6/46
• 分類號: D01F6/46;D01F1/00;D01D5/06
• 代理公司: 上海申新律師事務(wù)所 31272
• 代理人: 俞滌炯

本發(fā)明公開了一種超高分子量聚乙烯纖維及其制備方法，該制備方法包括步驟：1)將結(jié)晶度為≥60％、熔點(diǎn)≥145℃、堆積密度≤0.32g/cm³的超高分子量聚乙烯樹脂粉料，與運(yùn)動粘度(40℃)≥60mm2/s的白礦油以及適量助劑充分混合；2)將制得的混合液投入溶脹釜中進(jìn)行溶脹，溶脹分為兩個階段進(jìn)行：一個為溫度70～90℃段，另一個為溫度90～115℃段；3)將溶脹后的混合液經(jīng)由雙螺桿溶解，擠出成型后過凝固浴，得到凍膠原絲；4)將制得的凍膠原絲再經(jīng)萃取、干燥和多級熱牽伸，制得超高分子量聚乙烯纖維。采用本發(fā)明方法制備的超高分子量聚乙烯纖維，既可實現(xiàn)高強(qiáng)高模的優(yōu)異性能，又保證了成品性能的穩(wěn)定性，而且不影響生產(chǎn)效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高分子纖維技術(shù)領(lǐng)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(shù)

以往制備超高分子量聚乙烯纖維，成品要實現(xiàn)高強(qiáng)度高模量等優(yōu)異性能，必須選用較高分子量的原料，原料樹脂的性能很大程度上決定了紡絲的均勻性和成品性能。但原料分子量高，工藝加工難度也會增大，紡絲均勻性受到一定程度影響，較難保持熱牽伸過程的穩(wěn)定和提速，因此會影響生產(chǎn)效率。

而且超高分子量聚乙烯樹脂因分子量大，大分子鏈較長，分子間的作用力越大，大分子間的相互纏結(jié)也越緊密，溶劑分子就較難滲入到超高分子量聚乙烯分子的內(nèi)層。所以用傳統(tǒng)的方法，提高原料樹脂的分子量來提高成品纖維的性能，會產(chǎn)生紡絲溶液不均勻的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致成品性能穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)。也或者采取降低固含量的措施，來降低紡絲溶液的粘度，彌補(bǔ)溶液不勻的缺陷，但會影響生產(chǎn)效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，提出一種超高分子量聚乙烯纖維及其制備方法，該制備方法可在不改變原料樹脂分子量的前提下，既可實現(xiàn)超高分子量聚乙烯纖維產(chǎn)品高強(qiáng)高模的優(yōu)異性能，又保證了成品性能的穩(wěn)定性，而且可以不影響生產(chǎn)效率。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)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，具體包括如下步驟：

1)將經(jīng)DSC測試結(jié)晶度為≥60％、熔點(diǎn)≥145℃、堆積密度≤0.32g/cm³的超高分子量聚乙烯樹脂粉料，與40℃條件下運(yùn)動粘度≥60mm²/s的白礦油以及適量助劑充分混合；

2)將步驟1)制得的混合液投入溶脹釜中進(jìn)行溶脹，溶脹分為兩個階段進(jìn)行：一個為溫度70～90℃段，另一個為溫度90～115℃段；

3)將步驟2)溶脹后的混合液經(jīng)由雙螺桿溶解，擠出成型后過凝固浴，得到凍膠原絲；

4)將步驟3)制得的凍膠原絲再經(jīng)萃取、干燥和多級熱牽伸，制得超高分子量聚乙烯纖維。

進(jìn)一步地，在所述的超高分子量聚乙烯纖維的制備方法中，所述步驟1)中超高分子量聚乙烯樹脂粉料的平均分子量為≥400萬；優(yōu)選地，所述超高分子量聚乙烯樹脂粉料的平均分子量為400～440萬。

進(jìn)一步地，在所述的超高分子量聚乙烯纖維的制備方法中，所述步驟1)中超高分子量聚乙烯樹脂粉料的堆積密度≤0.32g/cm³，顆粒直徑為≥250μm；優(yōu)選地，所述超高分子量聚乙烯樹脂粉料的堆積密度為0.20～0.26g/cm³，顆粒直徑為250～350μm。

進(jìn)一步地，在所述的超高分子量聚乙烯纖維的制備方法中，所述步驟1)超高分子量聚乙烯樹脂粉料可以是球狀、塊狀、柱狀、串狀等，也可以是多孔或空心狀結(jié)構(gòu)，優(yōu)選多孔或空心狀結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，在所述的超高分子量聚乙烯纖維的制備方法中，所述步驟1)中白油的平均分子量為480～550，運(yùn)動粘度為(40℃)≥60mm²/s；優(yōu)選地，白油的平均分子量為480～510，運(yùn)動粘度為(40℃)68～100mm²/s。