[发明专利]一种高凉感高强高模聚乙烯纤维的制备方法及其制得的纤维

说明书

本发明提供了一种高凉感高强高模聚乙烯纤维的制备方法，制备方法为将高分子量聚乙烯原料通过带有低剪切高输送模块的螺杆挤出机熔融输送，再进入纺丝组件，利用可以使聚乙烯熔体大分子取向和熔体弹性势能释放的组合式喷丝板，挤出成丝得到初生纤维，随后对初生纤维进行多级拉伸和热定型制得成品高凉感高强高模聚乙烯纤维。该方法满足产业化需求，污染小效率高，制得的纤维的接触凉感Qmax为0.4W/cmsupgt;2/supgt;以上；纤维断裂强度为10cN/dtex以上，弹性模量为400cN/dtex以上，断裂伸长率为6%以下。所述聚乙烯纤维生产加工性能良好，具有高凉感高强高模的品质，可用于纺织品、产业资材、军工等领域。

技术领域

本发明属于纤维制造技术领域，涉及一种高凉感高强高模聚乙烯纤维的制备方法及其制得的纤维。

背景技术

高强高模聚乙烯纤维，多用超高分子量聚乙烯(UHMWPE)制成，它的耐疲劳、耐化学腐蚀性能和抗拉强度性能优良，是世界上继碳纤维、芳纶纤维之后出现的第三代高强、高模、高性能特种纤维，高强高模聚乙烯纤维具有稳定性好．耐磨擦，耐切割．耐化学腐蚀，高结晶度等优良特性，广泛应用于纺织品、产业资材、军工等领域。

现有的国际通常的生产高强高模聚乙烯纤维的方法多为冻胶纺丝，包括干法路线(主要以十氢萘为溶剂)和湿法路线(主要以白油为溶剂)工艺，两种工艺都需溶剂将超高分子量聚乙烯树脂均匀溶解，然后纺丝挤出，再将溶剂脱除，制备高强高模聚乙烯纤维。生产流程长，工艺复杂，能耗高，对环境有一定程度的污染。同时，该方法制得的高强高模聚乙烯纤维表面有孔隙，同时纤维弹性势能释放较低，解缠和结晶度不够，导致纤维的接触凉感不高。

现在也逐渐有更多人开始探索利用熔融纺丝法制备高强高模聚乙烯纤维。熔融纺丝法流程短，无污染，成本低。但是对于超高分子量聚乙烯而言，单纯的熔融纺丝法在制造过程中，粘度超高，分子链大量缠结，使得在熔点以上无粘流态，而是呈现高弹态，可纺性较差。现有国内尚无产业化的融纺纺丝制备高强高模聚乙烯纤维的路径。且制得的纤维接触凉感不高。

中国专利CN 114502784 A公开了聚乙烯纱线、制造该聚乙烯纱线的方法和包括该聚乙烯纱线的皮肤凉感织物。利用重均分子量(Mw)为50 ,000g/mol至99 ,000g/mol的高分子量聚乙烯熔融纺丝制得的织物，纤维的接触凉感Qmax仅为0.1 ~0.2W/cm²，不满足高接触凉感。

常规提高聚乙烯纤维凉感的途经多为聚合物中添加凉感物质，如玉石粉等。中国专利CN 111172619 A公开了一种纤维及其制备方法、用途和纺织品。利用玉石粉末、金刚砂粉末、双级石粉末或硬质碳酸盐粉末添加改性聚乙烯的途经，达到接触凉感Qmax0.5~0.6W/cm²，但是添加量改性异物，易造成纺丝性能下降和强度下降的问题。

中国专利CN109853069A公开了一种超高分子量聚乙烯纤维的熔融纺丝制备方法，该方法在聚合时添加了一定量的溶剂油，以降低超高分子聚乙烯的熔融黏度，以达到促进大分子链解缠结和取向的作用。该方法虽然一定程度上降低了大分子缠结，但是在原料中引入了异物（溶剂油），易造成螺杆打滑和纺丝压力上升，不具备量产性。

日本PCT专利CN1646739A公开了聚乙烯纤维及其制造方法，该方法使用了重均分子量30万以下的聚乙烯，重均分子量和数均分子量比值（Mw/Mn）在4以下，同时聚乙烯分子主链上每1000个碳含有0.01~3个支链，通过引入支链段的形式降低超高分子量聚乙烯的链段的柔软性，增加可纺性。但是支链的引入会导致分子链段结晶度难以提高，使得强度降低。同时分子量和数均分子量比值（Mw/Mn）在4以下时，分子量分布集中，易导致熔融纺丝时解缠难度高，组件压力高，可纺性下降。

发明内容