[发明专利]一种高强高模纤维

说明书

技术领域

本发明涉及一种高强高模聚乙烯纤维的加工方法，属化纤生产技术领域。

背景技术

超高强高模聚乙烯纤维由于具有的高強度、高模量、耐磨、耐蚀和耐光性能，广泛应用于绳索、缆绳和渔网，尤其适用于海洋工程，如超级油轮、海洋操作平台、灯塔的固定锚绳，解決以往使用钢缆绳遇到的容易锈蚀缺点，以及使用尼龙和聚酯缆绳遇到的腐蚀、水解和紫外线降解等引起缆绳強度降低和断裂，需经常需要更换的问题。由于高強力高模量聚乙烯纤维比重只有0.97g/cm³，可自由悬挂在长度无限长的海水中，也解決了以往使用钢缆绳，因长度过长导致钢缆绳的自身重量而断裂。在航空工程中，已应用于飞机的减速降落伞和飞机上悬吊重物的绳索。国际上已將聚乙烯纤维编织成不同纤度绳索，取代了传统的钢缆绳和合成纤维缆索，发展速度非常快速。聚乙烯纤维还可以制成多种类型的织物，目前已上市的有防弹衣和防切割手套等，其中以防弹衣最为引入注目，它具有轻柔的特点，防弹效果优于芳香族纤维。另外聚乙烯纤维的耐冲压性好，且比能量吸收大，是制备复合材料的优良纤维，在无需高温条件下比香族纤维为佳。军事上已用于装甲兵器的壳体、雷达的防护外壳罩、头盔等，其中以兵器尤为突出。民生用品上已用作防护挡牌和大型储罐等。在体育用品上已制成弓弦、雪橇和滑水板等。在生产过程中，由于设备及制造技术尚处在技术研发阶段，其产品品质不是很稳定，而且生产规模不大，国内很多厂家产能都在1000吨左右，整个行业的发展比较缓慢。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足之处，从而提供一种制造高强高模聚乙烯纤维的工艺方法，该方法工艺简单，操作方便，成本较低，适合大规模生产，产品品质稳定，断裂强度高，耐用性好；断裂伸长低，纤维表面洁净，非常容易进行后整理。本发明的主要解决方案是这样实现的：

1、本发明的聚乙烯纤维是通过凝胶法制备原丝，后经延伸板进行延伸后生产出高强度和高模量的聚乙烯纤维。

2、通过在溶液的制备中添加氢溴酸混合剂，来增加半稀薄原液的浓度(5％-12％)，缩短混合时间。

3、采用深螺纹的双螺杆系统对原液进行脱泡和混炼，更利于稳态纺丝。

4、为了减少生产成本，萃取后的石奈油进行回用循环利用。

5、合理的延伸温度和速度的控制，提高其延伸倍数。

6、具体工艺流程为：溶解→混合→搅拌→原液制备→脱泡→混炼→挤压→计量泵→喷丝板→冷却→平衡→延伸→卷绕→分级→包装

作为本技术方案的优选方案，产品模量可达到1100g/d；强度18g/d

具体实施方式

以聚乙烯纤维300D为例。

超高分子量聚乙烯(＞1×10⁶)；和石腊油置于熔解槽内，添加氢溴酸混合催化剂后加热至180℃--190℃进行溶解，制得浓度3％～10％的超高分子量聚乙烯的半稀薄溶液，经捏和器充分搅拌后，使浆料变成均匀溶液(时间4H)，将此均匀溶液输送进入双螺杆挤压机进行混炼和脱泡后(温度80℃)，通过计量泵挤出，经孔径为1mm的纺嘴后，先在空气层中冷凝，再进入水槽(20℃)冷却，使纺丝溶液变成凝胶原丝，该凝胶原丝在萃取槽中用三氯三氟乙烷，对包含在凝胶原丝中的石腊油进行萃取，在干燥箱中进行干燥，收集在卷取装置上，之后将干燥的凝胶原丝喂入热延伸板中进行热延伸，其延伸倍数超过40，在延伸卷取装置上可获得强度大于35g/den和模量大于1000g/den以上的高强力聚乙烯纤维。