[发明专利]一种低温常压超高分子量聚乙烯染色纤维的制备装置及方法

说明书

本发明涉及纺织材料染色技术领域，尤其涉及一种低温常压超高分子量聚乙烯染色纤维的制备装置及方法，包括如下步骤：将超高分子量聚乙烯、助染剂加入碳氢化合物溶剂中制得纺丝原液；将所述纺丝原液送入双螺杆挤出机经喷丝板挤出；依次进行萃取，染色，干燥，热拉伸，得到所述超高分子量聚乙烯染色纤维。本发明在UHMWPE纤维初生丝阶段，将萃取工序得到的冻胶纤维浸在染液中，通过反复多次超声处理，使染色剂进入冻胶纤维疏松网络结构的微孔中，再经后续干燥、高温拉伸等工艺将染料分子牢牢的锁在纤维内部，得到色牢度高、染色性能好的UHMWPE有色纤维，达到低温常压下制备超高分子量聚乙烯纤维染色的目的。

技术领域

本发明涉及纺织材料染色技术领域，尤其涉及一种低温常压超高分子量聚乙烯染色纤维的制备装置及方法。

背景技术

超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)与碳纤维、芳纶合称为三大高性能纤维，具有高度取向的伸直链结构，化学稳定性好，在耐磨耐弯曲性能、张力疲劳性能和抗切割性能上尤为突出，广泛应用于国防军工、安全防护、航空航天、功能服装等领域。然而，超高分子量聚乙烯纤维仍存在不耐高温，上染能力低，表面加工困难，不易染色等问题。

目前，常规的方法主要有两种，一种是纺丝原液着色的方法，另一种是进行改性的方法。纺丝原液着色方法就是在纺丝前将凝胶纺丝液着色，然后纺丝得到有色UHMWPE纤维，但存在生产工艺灵活性较差、色彩单一、对染色系统的污染较大等明显缺陷；采用改性的方法是对聚乙烯纤维表面接枝处理，引入极性基团，改善对染料的亲和力，提高染色性能，但反应条件较为苛刻，不适宜大规模生产，且容易破坏纤维特性，效果适得其反。

现有技术中，专利CN201310344991.0公开了一种有色超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，将定量组分的染色载体、染料和渗乳剂配制成染色液浴，升温并搅拌均化后投入供料釜，经计量泵以适当速度将染液喷涂到无张力态下的超高分子量聚乙烯纤维的初纺丝束，再经后处理、烘干、热拉伸得到有色超高分子量聚乙烯纤维。该方法仅对纤维表面喷涂染色，耐久性差，染色速度慢，且此法将上色后的纤维丝束通过含有NaOH、KOH水或醇溶液，而在实际生产中经过多次萃取工序的初纺丝束喷涂染液后经过NaOH、KOH水或醇溶液易将染液从纤维表面置换出来，在后序处理容易挥发，不利于纤维的力学稳定性。

另外，现有专利CN201710072904.9公开了一种超高分子量聚乙烯纤维染色方法，其是将超高分子量聚乙烯纤维浸入密闭染色装置的染液中在室温下逐步升温，再经室温冷水清洗、还原清洗液还原清洗、热水洗、皂洗、冷水洗，烘干超高分子量聚乙烯纤维。该方法属于后处理法处理超高分子量聚乙烯纤维，然而这类方法难以克服超高分量聚乙烯纤维结晶度极高的结构而使得染液充分浸入，所需染液量大，使用率低，成本较高。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种低温常压超高分子量聚乙烯染色纤维的制备装置及方法，工艺简单、省时、上色稳固且仍保持纺初丝原丝束中分子聚集态结构，有利于后续热拉伸，提高UHMWPE纤维的力学机械性能。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种低温常压超高分子量聚乙烯染色纤维的制备方法，具体步骤如下：

步骤一、将超高分子量聚乙烯、助染剂与碳氢化合物预混后，得到纺丝液；

步骤二、将步骤一制得的纺丝液送入双螺杆挤出机经喷丝板挤出后冷却，得到冻胶丝条；

步骤三、将步骤二制得的冻胶丝条通入含有萃取液的萃取箱体内萃取，得到初生丝；

步骤四、将步骤三制得的初生丝通入含有染液的染色箱内，超声染色，得到预染色初生丝；

步骤五、将步骤四制得的预染色初生丝依次经由干燥、热拉伸工序，得到超高分子量聚乙烯染色纤维。