[發(fā)明專利]一種低溫紡超細(xì)旦超高分子量聚乙烯纖維及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010058457.3
• 申請日: 2020-01-19
• 公開（公告）號: CN111254511B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭晗;王新威;孫勇飛;李濟(jì)祥;鞏明方;黃周雨
• 申請（專利權(quán)）人: 上海化工研究院有限公司
• 主分類號: D01F6/04
• 分類號: D01F6/04;D01D5/12;D01D1/02
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 蔣亮珠

本發(fā)明涉及一種低溫紡超細(xì)旦超高分子量聚乙烯纖維及其制備方法，該纖維為由2?2000根單絲組成的纖維復(fù)絲，纖維復(fù)絲中單絲的線密度為0.2?0.3dtex，所述的纖維的力學(xué)強(qiáng)度為36cN/dtex～42cN/dtex。原料為超高分子質(zhì)量聚乙烯樹脂、溶劑和助劑混合制備成紡絲液，經(jīng)過特殊預(yù)處理工藝后，喂入雙螺桿擠出機(jī)溶脹、混煉擠出，通過噴絲板擠出成型，并通過臨界超倍噴頭拉伸形成細(xì)纖。初生絲完全脫除溶劑后經(jīng)過多級熱拉伸并收卷形成最終產(chǎn)品。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明制得的纖維復(fù)絲，長絲纖度均勻且無毛絲、斷絲，單絲線密度僅為常規(guī)纖維的0.3?0.5倍，手感柔軟舒適，溶劑殘留量低，制備過程紡絲溫度低于常規(guī)紡絲近150℃，紡絲能耗低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于纖維材料領(lǐng)域，涉及一種超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纖維及其制備方法，尤其是涉及一種低溫紡超細(xì)旦UHMWPE纖維及其制備方法。

背景技術(shù)

UHMWPE纖維是目前已工業(yè)化纖維材料中比強(qiáng)度最高的纖維材料，是世界三大高性能纖維之一。得益于UHMWPE超高的分子量和較窄的分子量分布， UHMWPE纖維材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能、耐磨性、耐化學(xué)腐蝕性能，同時具有質(zhì)輕、導(dǎo)熱系數(shù)高等特性，使其在國防軍事、航空航天、海洋工程、民用防護(hù)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。

超細(xì)旦纖維可織成手感柔軟、穿著舒適的高檔紡織物，有很高的經(jīng)濟(jì)價值。一直以來，國內(nèi)外對UHMWPE纖維應(yīng)用多聚焦于重大工程及高端個體防護(hù)領(lǐng)域，在軟質(zhì)防護(hù)用品及可穿戴服飾、家紡等領(lǐng)域的應(yīng)用關(guān)注較少。而在常規(guī)濕法紡絲所制備的UHMWPE纖維，從生產(chǎn)成本、效率等因素綜合決定了纖維產(chǎn)品中有較高的溶劑殘留，單絲纖度多在2.5dtex以上，質(zhì)地粗硬，手感較為粗糙，限制了其在軟質(zhì)個體防護(hù)和其他服用領(lǐng)域中的應(yīng)用和發(fā)展；使用易揮發(fā)性溶劑如萘烷、二甲苯的干法凍膠紡絲制備的纖維具有溶劑殘留量低、擠出溫度較低、噴頭拉伸比大等優(yōu)勢，雖更易于制備超細(xì)旦、高強(qiáng)聚乙烯纖維，但存在紡絲過程穩(wěn)定性差、易產(chǎn)生毛絲斷頭、纖維纖度不均勻等問題。

中國專利201110090624.3公開了一種凍膠紡絲法制備超高分子量聚乙烯細(xì)旦纖維的方法，該技術(shù)利用濕法凍膠紡絲，通過預(yù)牽伸、萃取、干燥、熱拉伸獲得超高分子量聚乙烯細(xì)旦纖維。發(fā)明對濕法紡絲的預(yù)牽伸過程進(jìn)行了優(yōu)化，使凍膠絲能收縮更均勻，后續(xù)可以加載更高的預(yù)牽伸倍數(shù)，并將預(yù)牽伸分多級進(jìn)行，得到的產(chǎn)品強(qiáng)度在35cN/dtex以上，纖維總旦數(shù)優(yōu)選為30～400D，但未提及具體的單絲纖度相關(guān)技術(shù)。

中國專利CN201510107582.8公開了一種聚乙烯細(xì)旦導(dǎo)濕纖維的制備方法，該技術(shù)采用分子量為400萬～800萬的纖維用超高分子量聚乙烯在萘烷中溶脹為懸浮液，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)溶解、剪切，聚乙烯大分子鏈充分解纏形成均勻的紡絲液，再經(jīng)噴絲板噴絲，絲束在熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)中脫除萘烷，并經(jīng)預(yù)拉伸，進(jìn)行一個或多個熱拉伸步驟，再經(jīng)一個或多個弛步驟，得到纖度為22dtex～1776dtex的聚乙烯細(xì)旦導(dǎo)濕纖維。以上專利所制備纖維主要立足于纖維的高強(qiáng)高模特性，或優(yōu)化生產(chǎn)工藝，或改進(jìn)生產(chǎn)方法，但均不涉及纖維的細(xì)旦高強(qiáng)性能，尤其是沒有提及纖維束絲的單絲線密度相關(guān)技術(shù)的突破，也未涉及紡絲溶液濃度相關(guān)的細(xì)旦絲制備技術(shù)。但是單絲線密度和強(qiáng)度才是決定材料質(zhì)地，手感等的決定因素，因此，要獲得單絲線密度盡可能低，強(qiáng)度盡可能高的纖維，以便其在軟質(zhì)個體防護(hù)和其他服用領(lǐng)域中能得到廣泛應(yīng)用和發(fā)展；而這兩者是矛盾體，現(xiàn)有纖維制備方法，在提高某一性能的同時必定要犧牲另一性能。

本發(fā)明的目的就是針對上述專利中的技術(shù)空白，解決超細(xì)旦纖維制備成品率低、強(qiáng)度低等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種成品率高，強(qiáng)度高的低溫紡超細(xì)旦超高分子量聚乙烯纖維及其制備方法。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：一種低溫紡超細(xì)旦超高分子量聚乙烯纖維，其特征在于，該纖維為由2-2000根單絲組成的纖維復(fù)絲，纖維復(fù)絲中單絲的線密度為0.3-2.0dtex，所述的纖維的力學(xué)強(qiáng)度為36cN/dtex～42cN/dtex。