[发明专利]一种超高分子量聚乙烯单丝合并拉伸成型方法

说明书

技术领域

本发明涉及高强超高分子量聚乙烯单丝的制备方法。

背景技术

从EP0740002B1可知，由超高摩尔质量聚乙烯采用凝胶纺纱制得的聚烯烃丝经编织、加捻、或者加捻且合股的纱线制成的线被暴露于处在所述聚烯烃的熔点范围内的温度足够的时间，以使相邻的丝至少部分熔合，同时以1.01至2.5的范围内的拉伸比，拉伸所述的线制得超高分子量单丝状产品。

从CN101906671A可知，优选低倍拉伸超高分子量聚乙烯纤维经合股、局部熔合并采用2.7至10的范围内的高拉伸比，拉伸所述的线制得超高分子量单丝状产品。

从专利CN102797089A可知一种单丝状超高分子量聚乙烯纤维的制备方法。在专利文献中，描述了由50～570根超高分子量聚乙烯纤维，经表面处理、加捻合股、均匀张力、去除静电、上胶、热定型制得单丝状超高分子量聚乙烯纤维。从这些专利文献中制得的都是类单丝状的超高分了量聚乙烯单丝，类单丝状单丝一体性较差。

从CN101886298A可知这样的方法。专利文献中，描述了采用重均分子量为100～700万的聚乙烯粉末经白油溶解配制成10～25wt%的纺丝溶液，在250～330℃经孔径为5.5～8mm的圆形喷丝孔喷出，经零下10℃至零下1℃凝固浴冷却，然后经萃取、干燥，在100～150℃的温度下进行2～4级的热拉伸，总拉伸倍数30～50倍，制得超高分子量聚乙烯单丝。依据超高分子量聚乙烯半稀溶液流变性能的研究（详见陈克权、张安秋等合成纤维工业Vol 11,No5,P41,1988）,超高分子量聚乙烯半稀溶液这假塑性非牛顿流体，由于喷丝孔孔径（5.5～8mm）过大，流体的剪切应力较低、表现粘度较高，分子的一至聚向性较差，单丝拉伸强度并不理想。

CN101962820A可知，采用超高分子量聚乙烯树脂、聚乙烯蜡、增塑剂和抗氧剂按配比配成的原料经熔化挤出成管材，再剖开管材展开成板型材，将板型材压延后得到膜片型材，再经加热压延成圆条形单丝，再经热拉伸制得超高分子量聚乙烯单丝，拉伸强度能达600Mpa,断裂强度并不是很理想。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种制备高拉伸强度、一体性的高强超高分子量聚乙烯单丝的合并拉伸成型方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种超高分子量聚乙烯单丝合并拉伸成型方法，将制备的超高分子量聚乙烯溶液计量后经喷丝孔拉伸和合并后形成流体单丝，然后在流体单丝冷却前进行流体拉伸，经流体拉伸后的流体单丝经冷却形成冻胶单丝，再经相分离、预拉伸、溶剂去除、超倍热拉伸后处理工序制得高强超高分子量聚乙烯单丝，其特征在于：所述的喷丝孔为细径拉伸合并型喷丝孔，所述的细径拉伸合并型喷丝孔由若干个呈锥形放射状分布的恒定孔径的细径喷丝孔组成，所述的喷丝孔挤出速度1～15m/min，挤出温度介于140～300℃之间。

优选的，所述细径喷丝孔的进口端设有锥形进口，所述喷丝板在喷丝孔进口侧设有锥形的引导进口，细径喷丝孔的锥形进口与引导进口相接。

优选的，所述锥形进口的进口截面积和细径喷丝孔的截面积之比1.01～20:1。

优选的，所述细径喷丝孔的的孔径为0.5～2mm、长径比5～15:1。

优选的，在细径喷丝孔出口端相邻细径喷丝孔的间隔孔距为细径喷丝孔孔径的0～35%。

优选的，所述合并拉伸型喷丝孔的合并比为3～169:1，所述的合并拉伸型喷丝孔拉伸倍数为1.01～30，所述的合并拉伸型喷丝孔的拉伸比为1.01～20:1。

优选的，喷丝孔的挤出速度1～15m/min。

优选的，喷丝孔合并拉伸形成的流体单丝经过空气隙进入冷却区域，空气隙长度为1～200mm，冷却区域的冷却温度为-30～30℃，冷却载体为液体浴或惰性气流。

优选的，冷却后的单丝经过可调速驱动辊进行预拉伸，挤出速度与驱动辊表面速度比为1:90，流体单丝拉伸比为1～90倍。

本发明将制备的超高分子量聚乙烯溶液经合并拉伸型喷丝孔形成流体单丝，再经流体单丝拉伸，经冷却制成冻胶单丝，然后经相分离、预拉伸、溶剂去除、超倍热拉伸后处理工序制得直径≥0.07mm、断裂强度≥1.6GMa的高强超高分子量聚乙烯单丝。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明方法作进一步描述：

图1为细径拉伸合并型喷丝孔结构示意图；

图2为细径拉伸合并型喷丝孔出口端的结构示意图。

具体实施方式