CN101205637A - 高强高模超高分子量聚乙烯扁平纤维制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及的是高强高模聚乙烯扁平纤维的制造方法。将超高分子量聚乙烯粉未(重均相对分子质量100～600万)，溶解在适当的溶剂中，配制成浓度为4％～60％的原液，在一定温度下通过双螺杆、箱体、计量泵，通过一具有长方形孔的喷丝板挤出成型(长方形孔的长宽比为4－20)，得冻胶纤维。经萃取，干燥后纤维超倍拉伸，拉伸倍数为30～60，拉伸温度在80～130℃，得到高强高模聚乙烯扁平纤维成品。
Description
技术领域：
本发明涉及一种高强高模聚乙烯扁平纤维的制备方法，属于高分子材料制备技术领域。
超高分子量聚乙烯冻胶纺丝一超拉伸技术制备高强度、高模量聚乙稀纤维由荷兰DSM公司于1979年申请专利，取得英国专利GB2042414和GB2051667。随后美国Allied公司，日本与荷兰联建的Toyobo-DSM公司，日本Mitsui公司都实现了工业化生产。1982年美国Allied公司取得了生产超高分子量聚乙烯纤维的工艺专利US4413110。中国纺织大学也取得了专利89107905和97106768。
超高分子量聚乙烯冻胶纺丝主要步骤简叙如下：将超高分子量聚乙烯加入合适的溶剂中搅拌溶解制成溶液，溶液由螺杆挤压机挤出，经喷丝孔成型，然后冷却、萃取、干燥超倍拉伸，最终获得成品纤维。
冻胶纤维中含有大量第一溶剂必须用第二溶剂萃取除去纤维中的溶剂后再进行超倍拉伸，才能得到高强高模纤维，萃取过程的速度除与使用的第二溶剂和萃取工艺有关外，还与溶剂扩散的路径有关。萃取过程中纤维外层的溶剂优先从冻胶纤维中扩散出来。路径愈长扩散速度的差异愈大。上述方法制得是园形截面聚乙烯的冻胶纤维，从纤维截面看壁愈厚。差异愈大，形成皮芯结构愈历害，这种不均匀的结构影响纤维的超倍拉伸，进而影响成品纤维的力学性能。目前，已经提出的生产高密度聚乙烯异形纤维膜的专利有USP4115492、USP5294338，USP6436319、ZL200510049263均采用熔融纺丝方法、专利USP5695702及ZL95193838是热塑性中空纤维膜组件及制造方法。
本发明的超高相对分子质量高强度、高模量聚乙烯扁平纤维，纤维截面为扁平长方形，壁薄而均匀。大大缩短了纤维内溶剂扩散出冻胶纤维的路径。提高了萃取效率，节省萃取用第二溶剂，节减成本，消除了结构不均匀性，进一步提高成品纤维的力学性能。
实施方法步骤：包括将超高相对分子质量100万～600万的聚乙烯粉未，溶解在适当的溶剂中，配制成浓度为4％～60％的均匀溶液，采用冻胶纺丝法，在一定温度下经双螺杆、箱体、计量泵，到具有长宽比为4-20的长方形孔的啧丝板挤出成型、萃取、干燥、超倍拉伸得高强高模扁平聚乙烯纤维。其中聚乙烯的重均相对分子质量在100-600万。溶液原液中包括4％～60％的超高相对分子质量的聚乙烯及96％～40％的溶剂，原液纺丝的温度控制在140～260℃。原液必须通过一具有长方形孔的喷丝板，长方形孔的长宽比为4-20，得到的纤维进行萃取，后干燥，再超倍拉伸，拉伸温度80～130℃，拉伸倍数在30～60倍。最后得到高强高模扁平聚乙烯成品纤维。
以下通过实例说明本发明的方法，但本发明不仅限于此。
实例1
超高分子量聚乙烯(相对平均分子质量450万)，溶剂白油，配制成浓度为8％的均匀溶液定量喂入双螺杆挤出机。挤出机直径25mm，L/D＝45，温度控制在240℃。螺杆挤出机转速30rpm。挤出物经过滤器箱体到计量泵被计量后从具有长方形喷丝孔的喷丝板喷出，长方形孔的长宽比为8。然后入水浴经处理后萃取，干燥，超倍拉伸，拉伸总倍数为40，得到的扁平高强高模聚乙烯纤维，强度达到30cN/dtex，模量在1000cN/dtex以上。
实例2
超高分子量聚乙烯(相对平均分子质量500万)，溶剂白油，配制成浓度为12％的均匀溶液定量喂入双螺杆挤出机。挤出机直径25mm，L/D＝64，温度控制在250℃，螺杆挤出机转速40rpm。挤出物经过滤器箱体到计量泵被计量后从具有长方形喷丝孔的喷丝板喷出，长方形孔的长宽比为12。然后入水浴经处理后萃取干燥超倍拉伸，拉伸总倍数为40，得到的扁平高强高模聚乙烯纤维，强度达到30cN/dtex，模量在1000cN/dtex以上。
Claims (7)
1.扁平高强高模超高分子量聚乙烯纤维的制备方法其特征是：将超高相对分子质量100万～600万的聚乙烯粉未，配制成浓度为4％～60％的均匀溶液，采用冻胶纺丝法，在一定温度下经双螺杆、箱体、计量泵，到具有长宽比为4-20长方形孔的啧丝板挤出、萃取、干燥、超倍拉伸得高强高模扁平聚乙烯纤维。其中聚乙烯的重均相对分子质量在100-600万。溶液原液中包括4％～60％的超高相对分子质量的聚乙烯及96％～40％的溶剂，原液纺丝的温度控制在140～260℃。原液必须通过一具有长方形孔的喷丝板，长方形孔的长宽比为5-15，得到的冻胶纤维经行萃取，后干燥，再超倍拉伸，拉伸温度80～130℃，拉伸倍数在30～60倍。最后得到高强高模扁平聚乙烯成品纤维。
2.根据权利要求1所述：超高分子量聚乙烯的重均相对分子质量为100万～600万。
3.根据权利要求1所述：原液中包括4％～60％的超高相对分子质量的聚乙烯及96％～40％的溶剂。
4.根据权利要求1所述：溶液纺丝温度为140～260℃。
5.根据权利要求1所述：纤维拉伸温度在80～130℃。
6.根据权利要求1所述：溶液经过一具有长方形孔的喷丝板，长方形孔的长宽比为4-20。
7.根据权利要求1所述：干燥后纤维拉伸倍数为30～60倍。
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