[发明专利]低蠕变纤维

说明书

本发明涉及一种低蠕变纤维，具体涉及一种用于制备凝胶纺丝UHMWPE纤维的方法，包括：提供特性粘度（IV）为至少8dl/g、共聚单体含量（C_BR）为至少0.05 SCB/1000TC、共聚单体的质量平均分布（C_MAD）为至少0.05的超高分子量聚乙烯组合物，其中所述共聚单体具有至少4个碳原子；将组合物溶解在溶剂中以形成UHMWPE浓度为2‑40重量%的聚合物溶液；通过多孔模板纺丝聚合物溶液以形成溶液纤维；将溶液纤维冷却至80℃以下以形成凝胶纤维；将纤维在至少一个步骤中拉伸以形成拉伸纤维；在拉伸之前、期间或之后除去至少一部分溶剂，其中C_MAD与C_BR之比大于1.0。

本申请是申请日为2016年12月12日的中国专利申请201680073206.4(PCT/EP2016/080569)的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种用于制备蠕变优化的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维的方法、通过所述方法可得到的纤维以及包含所述UHMWPE纤维的各种产品，诸如绳索、网、医疗器械、织物、叠层、复合制品以及防弹制品。

背景技术

在过去数十年中，许多研究项目集中在改善合成纤维的蠕变性能，因为这种纤维极其适用于范围广泛的应用中，其中轻量和强度是推动因素。合成纤维的一个例子是UHMWPE纤维，其成功地满足了重量和强度的要求。UHMWPE纤维几乎能立即用于系泊绳索、复合材料的增强、医疗设备、货网等的原因是，这些材料几乎无可匹敌的强度与抗紫外线性、耐化学性、耐切割性和耐磨损性及其它有利性质的组合。

但是UHMWPE纤维有一个与其蠕变行为有关的缺点，成为在其长期应用中最佳利用的障碍。据观察，使用UHMWPE纤维的系统，尤其是那些长期置于负荷下的系统的最终失效模式，是由于蠕变导致的破裂或故障。最近，UHMWPE纤维的蠕变特性已成功改进，使其适用于上述应用，并产生首次商业化蠕变优化的产品，例如由荷兰DSM Dyneema以商品名DM20出售的UHMWPE纱线。

从EP 1,699,954中已知具有良好蠕变行为的UHMWPE纤维的实例及其制备方法；所公开的UHMWPE纤维具有在600MPa的负荷下在70℃下测量的低至1x 10^-6sec^-1的蠕变速率和高达4.1GPa的拉伸强度。

WO 2009/043597也公开了具有蠕变速率和拉伸强度的良好组合的UHMWPE纤维，例如在600MPa的负荷下在70℃下测量的蠕变速率为至多5x 10^-7sec^-1，拉伸强度为至少4GPa。

WO2012/139934和WO2014/187948公开了具有显着增加的蠕变寿命的UHMWPE纤维，例如，报道了在600MPa的负荷下在70℃下测量寿命大于500小时的纱线。

JP6 280111的发明人等人早已认识到由支化UHMWPE聚合物制造纤维可以生产具有良好抗蠕变性的纤维。据观察，通过UHMWPE中的足够的分支长度和分支量可以实现良好的蠕变性能。尽管如此，增加分支的长度和数量可能会对纺丝工艺产生负面影响。此外，具有高含量共聚单体的UHMWPE聚合物更难以生产并且在经济上不太有吸引力，而分支的长度和数量可能破坏纤维结构，并且对纤维性质具有负面影响。

因此，本发明的目的可以是提供改进的UHMWPE纤维凝胶纺丝工艺，其中上述问题不存在或存在程度较低，同时将蠕变和强度性能保持在商业上感兴趣的水平上。特别是根据本发明的凝胶纺丝方法可能更经济并且在UHMWPE中的分支量和凝胶纺丝纤维的机械性质之间取得平衡。

发明内容