[发明专利]一种超高分子量聚乙烯纺丝废冻胶处理工艺与装置

说明书

本发明涉及一种超高分子量聚乙烯纺丝废冻胶处理工艺与装置，该工艺包括以下步骤：(1)将超高分子量聚乙烯纺丝所形成的废冻胶进行挤压处理，实现相分离，所得固相再进行粉碎处理得到块状固体，所得液相溶剂进入储罐收集；(2)固体残渣送入蒸发釜内，加热脱除溶剂，所得蒸汽排出并冷凝回收得到溶剂，余下的固体残渣则排出。与现有技术相比，本发明妥善地处理了超高分子量聚乙烯纺丝过程中产生的废料，实现了溶剂的循环利用，降低了全线的生产成本。

技术领域

本发明属于高分子材料加工废弃物技术领域，涉及一种超高分子量聚乙烯纺丝废冻胶处理工艺与装置。

背景技术

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维，是继碳纤维和芳纶之后出现的第三代高性能纤维，它以相对分子量在100万以上的聚乙烯为原料，经冻胶纺丝一超倍拉伸的方法制备而成。是目前已工业化纤维材料中比强度和防弹性能最高的纤维，在同等重量的情况下，其强度相当于优质钢丝的15倍。UHMWPE纤维还具有优异的耐化学性和耐侯性、高能量吸收性、低导电性、可透过X-射线及一定的防水性等特性。出色的性能，使其在军事、航天航海工程和高性能、轻质复合材料及运动器械等领域有着广阔的应用前景。如用作防护材料的防弹衣、防弹头盔、雷达防护罩、导弹罩、防弹裝甲、防刺服及防切割手套等：用作高强绳索的大型船舶缆绳、降落伞绳、布雷绳、登山绳等：制作复合材料应用于坦克内附壁缓冲材料雷达天线罩、大型储藏罐等；用作运动器械的弓弦、帆布、雪橇等，作为光缆补强材料、钓鱼线及泊网等。

目前，UHMWPE纤维的纺丝技术主要为冻胶纺丝法，具体又可以细分为干法冻胶纺丝和湿法冻胶纺丝。无论何种纺丝路线，在每次开停车，工艺匹配或者设备调试时都会不可避免的产生大量废料，目前对于干法纺丝，主要的废料就是含有溶剂十氢萘的UHMWPE废冻胶块或废丝；对于湿法纺丝，则为含有白油的UHMWPE废料。UHMWPE生产过程的特点导致产生的废弃物中，溶剂含量较高，特别是干法纺丝产生的冻胶块，其溶剂十氢萘含量大于90％。

若将此类冻胶块视为工业废弃物处理，一方面十氢萘属于价格高昂的有机溶剂，直接处理会造成大量的浪费，从而导致生产成本的提高；其次十氢萘属于极易挥发的易燃易爆的有机溶剂，其处理要求和成本也会高于普通工业废弃物。因此，对于废冻胶的回收再利用在实际生产中有重要意义。中国专利CN 103628184 A公开了一种干法纺丝废丝溶剂回收工艺，该工艺使用熔融釜直接加热废丝，回收溶剂和处理废料。该工艺能耗较高，且釜内的UHMWPE固体冻胶块熔融后会结块，增大粉碎和再回炉的难度；CN 201110260728.4专利介绍了“一种超高分子量聚乙烯冻胶废丝回收利用再纺丝的方法”，将废丝切成短纤后混配成悬浮液再度进行纺丝，未提及挥发性溶剂回收利用相关技术。

发明内容

本发明的目的就是为了提供一种超高分子量聚乙烯纺丝废冻胶处理工艺与装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明的技术方案之一提供了一种超高分子量聚乙烯纺丝废冻胶处理工艺，包括以下步骤：

(1)将超高分子量聚乙烯纺丝所形成的废冻胶进行挤压处理，实现相分离，所得固相再进行粉碎处理得到块状固体，所得液相溶剂进入储罐收集；

(2)固体残渣送入蒸发釜内，加热脱除溶剂，所得蒸汽排出并冷凝回收得到溶剂，余下的固体残渣则排出。

进一步的，废冻胶为超高分子量聚乙烯纺丝熔体经冷却后形成的块状物或成型纤维丝束。

进一步的，废冻胶中的溶剂质量含量≥5％，废冻胶的温度为0-160℃。

进一步的，蒸发釜内的加热蒸发温度控制为控制在60～140℃，釜内压力控制在0.01-10Kpa。本发明所加工的废冻胶的熔融温度为150℃左右，通过控制蒸发釜内为负压条件，本发明可以在低于废冻胶的熔点的蒸发温度下将液相溶剂蒸发脱出，且冻胶块在不断进行搅拌翻滚，避免了熔融结块。