[發明專利]一種高韌性高強聚乙烯纖維的制造方法

有效

• 申請號: 201910244190.4
• 申請日: 2019-03-28
• 公開（公告）號: CN109914001B
• 公開（公告）日: 2022-01-14
• 發明（設計）人: 陳宏;胡祖明
• 申請（專利權）人: 浙江千禧龍纖特種纖維股份有限公司;東華大學
• 主分類號: D02J1/22
• 分類號: D02J1/22;D02G3/02;D06M13/02;D06M101/20
• 代理公司: 杭州豐禾專利事務所有限公司 33214
• 代理人: 王靜

本發明提供一種高韌性高強聚乙烯纖維的制造方法，該制造方法包括如下步驟：1)利用溶劑清洗超高分子量聚乙烯纖維的表面，以得到表面低雜質超高分子量聚乙烯纖維；2)利用超高分子量聚乙烯溶劑將步驟(1)所得到的超高分子聚乙烯纖維進行表面溶解處理后，并絲、除溶劑干燥得到超高分子聚乙烯纖維初生單絲或復絲；3)將步驟2)中所得到超高分子聚乙烯纖維初生單絲進行熱拉伸，制得高韌性高強聚乙烯纖維。

技術領域

本發明屬于高分子化合物的合成加工領域，涉及一種高韌性高強聚乙烯纖維的制造方法。

背景技術

超高分子量聚乙烯(Ultra-high molecular weight polyethylene,UHMWPE)纖維具有優異的力學性能、耐化學腐蝕性、耐磨性、生物相容性及密度小等特點，從而被廣泛應用于航空航天、國防軍事、生物醫學、海洋漁業及體育競技等領域。對于超高分子量聚乙烯纖維，其纖度越小，其耐磨性、耐紫外輻射等性能逐漸變差，導致超高分子量聚乙烯纖維制品性能下降，容易在使用中產生失效。因此，制備粗旦高韌性高強聚乙烯纖維對其制品的使用便尤為重要。

中國發明專利CN107858763A公開了一種超粗旦超高分子量聚乙烯纖維的制造方法。以分子量在1×10⁶～6×10⁶超高分子量聚乙烯粉末制備20～25％(wt)紡絲溶液，利用凍膠紡絲濕法工藝制備得到超高分子量聚乙烯凍膠纖維，通過微波輔助萃取、熱拉伸制備得到超粗旦超高分子量聚乙烯纖維。該方法制得的超高分子量聚乙烯纖維具有超高纖度，但由于濃度過高，在實際制造過程中，不可避免受超高分子量聚乙烯粉末溶解不均一、分子量降解嚴重及紡絲體系中超高分子量聚乙烯粘度大，對設備損耗大等缺點的限制。

發明內容

為解決以上技術問題，本發明采取如下技術方案：

一種高韌性高強聚乙烯纖維的制造方法，該制造方法包括如下步驟：1)利用溶劑清洗超高分子量聚乙烯纖維的表面，以得到表面低雜質超高分子量聚乙烯纖維；2)利用超高分子量聚乙烯溶劑將步驟(1)所得到的超高分子聚乙烯纖維進行表面溶解處理后，并絲、除溶劑干燥得到超高分子聚乙烯纖維初生單絲或復絲；3)將步驟2)中所得到超高分子聚乙烯纖維初生單絲進行熱拉伸，制得高韌性高強聚乙烯纖維。

作為優選，所述步驟2)中并絲后加捻。

本發明對常規凍膠紡絲制備超高分子量聚乙烯纖維工藝進行變革，利用一定溶劑對不同規格超高分子量聚乙烯纖維表層進行溶解處理，使纖維之間進行并絲，再通過加捻(或不加捻)、除溶劑(或萃取)、干燥、熱拉伸制得高韌性超高分子量聚乙烯單絲(復絲)。本發明通過對超高分子量聚乙烯復絲進行表面處理，制備高韌性高強聚乙烯纖維，提高超高分子量聚乙烯纖維的纖度、斷裂伸長率及斷裂功，對超高分子量聚乙烯纖維繩索制品在實際應用中具有重要意義。

作為優選，所述步驟2)中的超高分子量聚乙烯溶劑選自十氫萘、松節油、二甲苯、環己烷、白油中的一種或者兩種以上。

作為優選，所述步驟2)中的超高分子量聚乙烯溶劑熱處理超高分子聚乙烯纖維，其中熱處理的溫度120～250℃。

作為優選，所述步驟2)中的浴比為1:10～1:100。

作為優選，所述步驟2)中的捻度為0～200/m。

作為優選，所述步驟3)中的熱拉伸倍數在1.1～3倍，溫度在120～160℃。

作為優選，所述步驟1)中的溶劑為酮類溶劑；優選地，所述的酮類溶劑為丙酮。

作為優選，所述步驟1)中，利用丙酮，在超聲輔助下連續對超高分子量聚乙烯纖維進行除油及表面雜質清除。

作為優選，所述步驟1)中的超高分子量聚乙烯纖維為(100～10000)D/(50～1000)f范圍內超高分子量聚乙烯纖維中的一種或兩種以上。