CN102864506B - 无定形、高取向聚乙烯长丝的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于纺织新材料领域，特别是涉及一种采用高密度聚乙烯制备无定形、高取向聚乙烯长丝的方法。该方法包括下列步骤：1）将高密度聚乙烯母粒，经熔融纺丝机料斗，由喷丝头喷出，并以3～5倍牵伸，得到初生丝；2）将初生丝送入热处理甬道，经过一次牵伸后，迅速进入骤冷环境；3）将一次牵伸丝再次送入相同环境热处理甬道经二次牵伸，再次迅速进入骤冷环境4）将二次牵伸丝送入热处理甬道经三次牵伸，迅速进入冷处理环境。本发明利用多次热牵伸和冷处理技术，制备无定形、高取向聚乙烯长丝，该方法工艺简单，所制备的聚乙烯长丝纤维结构特征为无定形、高取向。
Description
技术领域
本发明属于纺织新材料领域，特别是涉及一种采用高密度聚乙烯制备无定形、高取向聚乙烯长丝的方法。
背景技术
近几年，纤维的高性能、高功能和新结构一直是研究者对化纤材料研究的重点，由于聚乙烯结构简单、性能优良，且来源丰富，具有高模量、高强度、耐腐蚀以及优异的介电性能，特别是它的密度很低，是所有高性能纤维中密度最低的，一经问世，就引起材料科学家的广泛兴趣，发展迅速，在航天、兵器等军事部门以及体育运动器材等民用领域获得广泛的应用，科学家们一直致力于聚乙烯纤维新型纤维的开发研究，
现在研究较多的高强高模聚乙烯纤维密度小，具有高的强度和模量且纤维的柔软性较好，具有较好的耐疲劳和耐摩擦性能，但是由于高强高模聚乙烯纤维的断裂伸长率较小，在织造过程中易出现断经断纬现象，不易织造成型。但聚乙烯独特的性能，能被广泛应用于多个领域，倍受研究人员与生产企业的青睐。以聚乙烯为原料，制备一种具有无定形、高取向聚乙烯长丝尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结晶度小、取向度，制备工艺简单的高的无定形、高取向聚乙烯长丝的制备方法。
为实现上述目的，本发明的方法包括下列步骤：
1）将高密度聚乙烯母粒，经熔融纺丝机料斗，由喷丝头喷出，并以3～5倍牵伸，得到初生丝；
2）将初生丝送入热处理甬道，经过一次牵伸后，迅速进入骤冷环境；
3）将一次牵伸丝再次送入相同环境热处理甬道经二次牵伸，再次迅速进入骤冷环境；
4）将二次牵伸丝送入热处理甬道经三次牵伸，迅速进入冷处理环境。
所述的高密度聚乙烯分子量在5万到50万之间。
所述的步骤1）熔融纺丝中，熔融纺丝机的各区温度分别控制在140～145℃、145～155℃、155～175℃、175～180℃。
所述的步骤2）、步骤3）和步骤4）热处理甬道温度为80～90℃。
所述的步骤2）和步骤3）骤冷环境是低温水浴甬道，温度在0℃～20℃。
所述的步骤4）冷处理环境是液氮冷风甬道，温度在-15℃～-10℃。
本发明利用多次热牵伸和冷处理技术，制备无定形、高取向聚乙烯长丝，该方法工艺简单，所制备的聚乙烯长丝纤维结构特征为无定形、高取向。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明，应理解，这些实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作工作改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1：
采用高密度聚乙烯原料，利用多次热牵伸和骤冷处理技术，制备一种无定形、高取向聚乙烯长丝的方法，包括下列步骤：
1）将高密度聚乙烯母粒，经熔融纺丝机料斗，由喷丝头喷出，并以3倍牵伸，得到结晶度为60%左右，取向度为10%左右的初生丝；
所述聚乙烯母粒分子量为5万；所述熔融纺丝机的各区温度分别控制在140℃、150℃、155℃、175℃；
2）将喷丝头喷出的初生丝送入温度为80℃的热处理甬道，同时给以10倍牵伸，并迅速进入15℃的低温水浴甬道，进行骤冷处理，得到结晶度为40%左右，取向度为40%的一次牵伸丝；
3）再将一次牵伸丝送入温度为80℃的热处理甬道，同时给以20倍牵伸，并迅速进入15℃的低温水浴甬道，进行骤冷处理，得到结晶度为15%左右，取向度为70%左右的二次牵伸丝；
4）将二次牵伸丝送入温度85℃热处理甬道，同时给以20倍牵伸，迅速进入10℃液氮冷风甬道进行骤冷处理，得到无定形、高取向的聚乙烯长丝。
红外光谱法和声模量法分别测得无定形、高取向的聚乙烯长丝，结晶度小于5%，取向度大于95%。
实施例2：
采用高密度聚乙烯原料，利用多次热牵伸和骤冷处理技术，制备一种无定形、高取向聚乙烯长丝的方法，包括下列步骤：
1）将高密度聚乙烯母粒，经熔融纺丝机料斗，由喷丝头喷出，并以4倍牵伸，得到结晶度为65%左右，取向度为15%左右初生丝；
所述聚乙烯母粒分子量为20万；所述熔融纺丝机的各区温度分别控制在145℃、155℃、175℃、190℃；
5）将喷丝头喷出的初生丝送入温度为90℃的热处理甬道，同时给以8倍牵伸，并迅速进入20℃的低温水浴甬道，进行骤冷处理，得到结晶度为45%，取向度为40%一次牵伸丝；
6）再将一次牵伸丝送入温度为90℃的热处理甬道，同时给以25倍牵伸，并迅速进入20℃的低温水浴甬道，进行骤冷处理，得到结晶度为25%左右，取向度为65%二次牵伸丝；
7）将二次牵伸丝送入温度90℃热处理甬道，同时给以20倍牵伸，迅速进入15℃液氮冷风甬道进行骤冷处理，得到无定形、高取向的聚乙烯长丝。
红外光谱法和声模量法分别测得无定形、高取向的聚乙烯长丝，结晶度小于8%，取向度大于90%。
实施例3：
采用高密度聚乙烯原料，利用反复热牵伸和骤冷处理技术，制备一种无定形、高取向聚乙烯长丝的方法，包括下列步骤：
1）将高密度聚乙烯母粒，经熔融纺丝机料斗，由喷丝头喷出，并以5倍牵伸，得到结晶度为70%左右，取向度为15%左右的初生丝；
所述聚乙烯母粒分子量为50万；所述熔融纺丝机的各区温度分别控制在150℃、170℃、180℃、210℃；
8）将喷丝头喷出的初生丝送入温度为80℃的热处理甬道，同时给以5倍牵伸，并迅速进入13℃的低温水浴甬道，进行骤冷处理，得到结晶度为50%左右，取向度为30%左右一次牵伸丝；
9）再将一次牵伸丝送入温度为80℃的热处理甬道，同时给以40倍牵伸，并迅速进入13℃的低温水浴甬道，进行骤冷处理，得到结晶度为20%左右，取向度为70%左右的二次牵伸丝；
10）将二次牵伸丝送入温度为90℃热处理甬道经三次牵伸，同时给以20倍牵伸，迅速进入10℃液氮冷风甬道进行骤冷处理，得到无定形、高取向的聚乙烯长丝。
红外光谱法和声模量法分别测得无定形、高取向的聚乙烯长丝，结晶度小于10%，取向度大于90%。
Claims (3)
1.一种无定形、高取向聚乙烯长丝的制备方法，其特征在于包括下列步骤：
1)将高密度聚乙烯母粒，经熔融纺丝机料斗，由喷丝头喷出，并以3～5倍牵伸，得到初生丝；
2)将初生丝送入热处理甬道，经过一次牵伸后，迅速进入0℃～20℃骤冷环境；
3)将一次牵伸丝再次送入相同环境热处理甬道经二次牵伸，再次迅速进入0℃～20℃骤冷环境；
4)将二次牵伸丝送入热处理甬道经三次牵伸，迅速进入-15℃～-10℃冷处理环境；
所述的步骤2)、步骤3)和步骤4)热处理甬道温度为80～90℃；
所述的步骤2)和步骤3)骤冷环境是低温水浴甬道；
所述的步骤4)冷处理环境是液氮冷风甬道。
2.根据权利要求1所述的无定形、高取向聚乙烯长丝的制备方法，其特征在于：所述的高密度聚乙烯分子量在5万到50万之间。
3.根据权利要求1所述的无定形、高取向聚乙烯长丝的制备方法，其特征在于：所述的步骤1)熔融纺丝中，熔融纺丝机的各区温度分别控制在140～150℃、145～170℃、155～190℃、175～210℃。
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