專利名稱：高強(qiáng)高模超高分子量聚乙烯扁平纖維制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)高模聚乙烯扁平纖維的制備方法，屬于高分子 材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
超高分子量聚乙烯凍膠紡絲一超拉伸技術(shù)制備高強(qiáng)度、高模量聚乙稀纖維
由荷蘭DSM公司于1979年申請(qǐng)專利，取得英國(guó)專利GB2042414和GB2051667。 隨后美國(guó)Allied公司，日本與荷蘭聯(lián)建的Toyobo"DSM公司，日本Mitsui公司 都實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。1982年美國(guó)Allied公司取得了生產(chǎn)超高分子量聚乙烯纖 維的工藝專利US4413U0。中國(guó)紡織大學(xué)也取得了專利89107905和97106768。
超高分子量聚乙烯凍膠紡絲主要步驟簡(jiǎn)敘如下將超高分子量聚乙烯加入
合適的溶劑中攪拌溶解制成溶液，溶液由螺桿擠壓機(jī)擠出，經(jīng)噴絲孔成型，然 后冷卻、萃取、干燥超倍拉伸，最終獲得成品纖維。
凍膠纖維中含有大量第一溶劑必須用第二溶劑萃取除去纖維中的溶劑后再 進(jìn)行超倍拉伸，才能得到高強(qiáng)高模纖維，萃取過程的速度除與使用的第二溶劑 和萃取工藝有關(guān)外，還與溶劑擴(kuò)散的路徑有關(guān)。萃取過程中纖維外層的溶劑優(yōu) 先從凍膠纖維中擴(kuò)散出來。路徑愈長(zhǎng)擴(kuò)散速度的差異愈大。上述方法制得是園 形截面聚乙烯的凍膠纖維，從纖維截面看壁愈厚。差異愈大，形成皮芯結(jié)構(gòu)愈 歷害，這種不均勻的結(jié)構(gòu)影響纖維的超倍拉伸，進(jìn)而影響成品纖維的力學(xué)性能。
目前，已經(jīng)提出的生產(chǎn)高密度聚乙烯異形纖維膜的專利有USP4115492、 USP5294338， USP6436319、 ZL200510049263均采用熔融紡絲方法、專利 USP5695702及ZL95193838是熱塑性中空纖維膜組件及制造方法。
本發(fā)明的超高相對(duì)分子質(zhì)量高強(qiáng)度、高模量聚乙烯扁平纖維，纖維截面為扁 平長(zhǎng)方形,壁薄而均勻。大大縮短了纖維內(nèi)溶劑擴(kuò)散出凍膠纖維的路徑。提高了 萃取效率，節(jié)省萃取用第二溶劑，節(jié)減成本,消除了結(jié)構(gòu)不均勻性，進(jìn)一步提高 成品纖維的力學(xué)性能。
實(shí)施方法步驟包括將超高相對(duì)分子質(zhì)量100萬 600萬的聚乙烯粉未，溶 解在適當(dāng)?shù)娜軇┲?配制成濃度為4% 60%的均勻溶液，采用凍膠紡絲法，在一 定溫度下經(jīng)雙螺桿、箱體、計(jì)量泵，到具有長(zhǎng)寬比為4-20的長(zhǎng)方形孔的噴絲板 擠出成型、萃取、千燥、超倍拉伸得高強(qiáng)高模扁平聚乙烯纖維。其中聚乙烯的 重均相對(duì)分子質(zhì)量在100"600萬。溶液原液中包括4% 60%的超高相對(duì)分子質(zhì) 量的聚乙烯及96% 40%的溶劑，原液紡絲的溫度控制在M0 26(TC。原液必 須通過一具有長(zhǎng)方形孔的噴絲板，長(zhǎng)方形孔的長(zhǎng)寬比為4-20，得到的纖維進(jìn)行 萃取，后千燥，再超倍拉伸，拉伸溫度80 13(TC，拉伸倍數(shù)在30 60倍。最后 得到高強(qiáng)高模扁平聚乙烯成品纖維。
以下通過實(shí)例說明本發(fā)明的方法，但本發(fā)明不僅限于此。
實(shí)例1超高分子量聚乙烯(相對(duì)平均分子質(zhì)量450萬)，溶劑白油，配制成濃度為 8%的均勻溶液定量喂入雙螺桿擠出機(jī)。擠出機(jī)直徑25mm，L/CM5，溫度控制在 240QC。螺桿擠出機(jī)轉(zhuǎn)速30ipm。擠出物經(jīng)過濾器箱體到計(jì)量泵被計(jì)量后從具有 長(zhǎng)方形噴絲孔的噴絲板噴出，長(zhǎng)方形孔的長(zhǎng)寬比為8。然后入水浴經(jīng)處理后萃取, 干燥，超倍拉伸,拉伸總倍數(shù)為40,得到的扁平高強(qiáng)高模聚乙烯纖維，強(qiáng)度達(dá)到 30cN/dtex，模量在1000cN/dtex以上。
實(shí)例2
超高分子量聚乙烯(相對(duì)平均分子質(zhì)量500萬)，溶劑白油，配制成濃度為 12%的均勻溶液定量喂入雙螺桿擠出機(jī)。擠出機(jī)直徑25mm， L/D=64，溫度控制 在250QC ，螺桿擠出機(jī)轉(zhuǎn)速40ipm。擠出物經(jīng)過濾器箱體到計(jì)量泵被計(jì)量后從 具有長(zhǎng)方形噴絲孔的噴絲板噴出，長(zhǎng)方形孔的長(zhǎng)寬比為12。然后入水浴經(jīng)處理 后萃取干燥超倍拉伸，拉伸總倍數(shù)為40，得到的扁平高強(qiáng)髙模聚乙烯纖維,強(qiáng)度 達(dá)到30cN/dtex,模量在1000cN/dtex以上。
權(quán)利要求
1. 扁平高強(qiáng)高模超高分子量聚乙烯纖維的制備方法其特征是將超高相對(duì)分子質(zhì)量100萬～600萬的聚乙烯粉未，配制成濃度為4％～60％的均勻溶液，采用凍膠紡絲法，在一定溫度下經(jīng)雙螺桿、箱體、計(jì)量泵，到具有長(zhǎng)寬比為4-20長(zhǎng)方形孔的嘖絲板擠出、萃取、干燥、超倍拉伸得高強(qiáng)高模扁平聚乙烯纖維。其中聚乙烯的重均相對(duì)分子質(zhì)量在100-600萬。溶液原液中包括4％～60％的超高相對(duì)分子質(zhì)量的聚乙烯及96％～40％的溶劑，原液紡絲的溫度控制在140～260℃。原液必須通過一具有長(zhǎng)方形孔的噴絲板，長(zhǎng)方形孔的長(zhǎng)寬比為5-15，得到的凍膠纖維經(jīng)行萃取，后干燥，再超倍拉伸，拉伸溫度80～130℃，拉伸倍數(shù)在30～60倍。最后得到高強(qiáng)高模扁平聚乙烯成品纖維。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述超高分子量聚乙烯的重均相對(duì)分子質(zhì)量為100 萬 600萬。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述原液中包括4% 60%的超高相對(duì)分子質(zhì)量的聚 乙烯及96% 40%的溶劑。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述溶液紡絲溫度為140 260'C。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述纖維拉伸溫度在80 130℃。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述溶液經(jīng)過一具有長(zhǎng)方形孔的噴絲板，長(zhǎng)方形孔 的長(zhǎng)寬比為4-20。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述干燥后纖維拉伸倍數(shù)為30 60倍。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是高強(qiáng)高模聚乙烯扁平纖維的制造方法。將超高分子量聚乙烯粉未(重均相對(duì)分子質(zhì)量100～600萬)，溶解在適當(dāng)?shù)娜軇┲?，配制成濃度?％～60％的原液，在一定溫度下通過雙螺桿、箱體、計(jì)量泵，通過一具有長(zhǎng)方形孔的噴絲板擠出成型(長(zhǎng)方形孔的長(zhǎng)寬比為4-20)，得凍膠纖維。經(jīng)萃取，干燥后纖維超倍拉伸，拉伸倍數(shù)為30～60，拉伸溫度在80～130℃，得到高強(qiáng)高模聚乙烯扁平纖維成品。
文檔編號(hào)D01D5/00GK101205637SQ20061014742
公開日2008年6月25日 申請(qǐng)日期2006年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月18日
發(fā)明者劉兆峰, 胡盼盼 申請(qǐng)人:胡盼盼;劉兆峰