[发明专利]高强高模聚乙烯纤维的制备方法

说明书

本发明公开了一种高强高模聚乙烯纤维的制备方法，包括将超高分子量聚乙烯粉料、白油及助剂按一定比例充分混合并搅拌制成均匀的分散液；将上述分散液喂入双螺杆挤出机进行溶胀、溶解获得均匀的纺丝原液；纺丝原液经脱泡、过滤、计量后由纺丝组件挤出成流体丝条；上述流体丝条经白油冷却从而形成冻胶丝丝条；冻胶丝条经萃取、干燥脱去绝大部分溶剂形成原丝；原丝经多级热拉伸最终得到成品高强高模聚乙烯纤维。本发明在制备方法的整个工艺流程中没有水的引入，降低了溶剂回收的难度，避免了体系中水分对设备的腐蚀，有利于稳定产品的质量。

技术领域

本发明涉及一种高强高模聚乙烯纤维的制备方法。

背景技术

超高分子量聚乙烯纤维的生产目前有干法和湿法两种生产工艺。湿法纺丝生产工艺一般采用白油为溶剂，将超高分子量聚乙烯粉末溶解在白油中制成纺丝原液，然后经纺丝组件挤出成流体丝条，再经水浴冷却后成冻胶丝条，冻胶丝条经萃取干燥脱溶剂形成未拉伸原丝，最后经过多道热拉伸制成成品纤维。在湿法纺丝生产过程中，为了控制生产成本，必须要对溶剂和萃取剂进行回收再利用，由于流体丝条是采用水浴进行冷却，从而在整个体系中引入了大量的水，从而需要对白油和水的混合物以及白油、萃取剂和水的混合物进行分离和回收，这无疑增加了回收的难度和工作量。另外由于体系中有大量水存在，从而也不可避免地对生产设备造成了一定的腐蚀，不仅会降低设备的使用寿命，而且设备上与丝条接触部位的腐蚀会影响产品的质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种降低溶剂回收的难度，避免体系中水分对设备的腐蚀，有利于稳定产品质量的高强高模聚乙烯纤维的制备方法。

本发明的技术解决方案是：

一种高强高模聚乙烯纤维的制备方法，其特征是：包括下列步骤：

（1）将超高分子量聚乙烯粉末与助剂混合后加入到白油中，搅拌均匀，制得固含量5%-12%的超高分子量聚乙烯的纺丝原液；

（2）将上述纺丝原液通过喂料口加入到同向双螺杆挤出机中，物料在双螺杆挤出机中经过溶胀、溶解和匀化形成均匀的超高分子量聚乙烯溶液；

（3）超高分子量聚乙烯纺丝溶液经过过滤脱泡后，经喷丝板挤出成流体丝条；

（4）流体丝条经过一段气隙后进入油浴冷却成冻胶丝条；

（5）冻胶丝条经萃取、干燥后形成未拉伸原丝；

（6）未拉伸原丝在130-150℃下经多级热拉伸最终形成成品高强高模聚乙烯纤维。

所述超高分子量聚乙烯粉料的特性粘数为15-30、分子量分布小于3、堆积密度小于0.46g/m³，所述白油的分子量为300-500，40℃下的运动粘度为70-100cSt。

步骤（1）所述助剂为抗氧剂；所述抗氧剂为抗氧剂168、抗氧剂1010、抗氧剂1076或抗氧剂B225。

超高分子量聚乙烯粉料、抗氧剂与白油的混合物的搅拌温度在0-110℃，优选25-70℃，温度过高会造成聚乙烯粉料的溶胀甚至溶解，过低不利于节能。搅拌转速在60-90rpm，搅拌时间不低于30min。

所述用于物料溶胀和溶解的双螺杆挤出机的直径90-135cm，长径比56-72，溶胀区温度设定在100-250℃之间，溶解区温度设定在240-270℃；所述纺丝溶液挤出喷丝板的压力为3.5-4.5MPa，挤出温度230-270℃；喷丝板的纺丝孔径0.5-1mm，长径比10-30。

所述流体丝条所经过的气隙为惰性气体气隙，气隙长度10-100mm；惰性气体优选使用常温氮气。

油浴所用的冷却介质是与溶解超高分子量聚乙烯粉料所用白油同样规格的白油，油浴温度0-30℃，油浴温度过低会导致粘度过大，温度过高会影响流体丝条的快速冷却。