[发明专利]一种高强粗旦聚丙烯纺粘长丝及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高强粗旦聚丙烯纺粘长丝及其制备方法，在以等规聚丙烯为主要原料采用熔融纺丝法制备聚丙烯纺粘长丝的过程中，采用三段式吹风的方式进行冷却制得高强粗旦聚丙烯纺粘长丝，三段式吹风是指将侧吹风冷却区沿纤维运行方向分为三段，第一段为纤维最先进入的区域，从第一段至第三段冷却风的风速逐渐增大，制得的聚丙烯纺粘长丝的单丝纤度大于4dtex，断裂强度大于3.5cN/dtex。本发明的高强粗旦聚丙烯纺粘长丝的制备方法，攻克了聚丙烯纺粘长丝的制备技术，填补了聚丙烯纺粘长丝技术的空白，制得的高强粗旦聚丙烯纺粘长丝力学性能好，为高强粗旦聚丙烯纺粘土工布的制备提供了重要基础。

技术领域

本发明属于聚丙烯非织造土工布制备领域，涉及一种高强粗旦聚丙烯纺粘长丝及其制备方法。

背景技术

随着我国基础建设的快速发展，水利大坝、高速公路和矿山等土木工程领域对高性能土工建筑增强材料的需求激增。聚丙烯非织造土工布由于具有抗化学浸蚀能力强及生产成本低等优点，其作为高性能土工建筑增强材料在水利大坝、高速公路和矿山等工程领域具有十分重要的地位。

高强粗旦聚丙烯纺粘长丝的制备是攻克聚丙烯纺粘长丝土工布技术的重要前提，高强代表着能够满足工程应用的力学性能要求，粗旦代表着高产，粗旦纤维土工布具有等效孔径大和孔隙率高水力学性能好等优点，在护坡、围海造田、垃圾填埋和海绵城市等对土工布水力学性能要求高的应用领域具有重要地位。

聚丙烯纺粘长丝制备技术常用流程为将聚丙烯切片经螺杆挤出机加热和挤压熔融成熔体后通过喷丝板喷出，然后经冷却风冷却，由气流牵伸装置牵伸成连续细纤维。但利用上述方法难以制备得到高强粗旦聚丙烯纺粘长丝，主要原因如下：(1)纤维的细度越大，其强度就越低，纤维高强与粗旦是相互矛盾的；(2)聚丙烯纺粘长丝技术难以实现均匀冷却，牵伸不足，设备制造无法满足工艺要求。目前现有的方法还无法攻克这一难题。

因此，亟待研究一种高强粗旦聚丙烯纺粘长丝的制备方法。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术中的问题，提供一种高强粗旦聚丙烯纺粘长丝的制备方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种高强粗旦聚丙烯纺粘长丝的方法，在以等规聚丙烯为主要原料采用熔融纺丝法制备聚丙烯纺粘长丝的过程中，采用三段式吹风的方式进行冷却制得高强粗旦聚丙烯纺粘长丝；等规结构的聚丙烯容易结晶，有利于后续制备强度高的长丝；

所述三段式吹风是指将侧吹风冷却区沿纤维运行方向分为三段，第一段为纤维最先进入的区域，从第一段至第三段冷却风的风速逐渐增大。

第一段至第三段冷却风的风速逐渐增大的作用如下：

第一段：熔体温度高，在聚合物熔点以上，聚合物处于熔融状态，大分子运动剧烈，因此不易形成晶核，无法进行结晶行为，通过冷却风的冷却，可以降低熔体温度，可减小大分子的热运动，有利于晶核的形成和结晶行为，在冷却区初始阶段风速小，既可以避免风速过大造成过冷断头，又可以使初生纤维开始结晶且形成的晶粒小内部缺陷少，适当增加了熔体的黏度，使初生纤维获得一定的强度；第二段：风速增大，冷却效果增大，带走更多热量，进一步减小大分子的热运动，从而减小由于热运动导致分子趋向无序的降解取向现象的发生，使纤维结晶进一步充分，能够承受后序牵伸工艺中牵伸力的作用；第三段：风速最大，使纤维的冷却固化，纤维在获得一定强度条件下有较大的旦数。这样经过牵伸工艺后粗旦的纤维可获得高强度。

作为优选的技术方案：

如上所述的方法，第一段、第二段和第三段沿纤维运行方向的长度分别为0～30cm、30～80cm和80～150cm，第一段、第二段和第三段内冷却风的风速分别为0.3～0.5m/s、0.35～0.55m/s和0.4～0.6m/s，第一段、第二段和第三段内冷却风的风向垂直于纤维运行方向。