專利名稱：一種高強高模超高分子量聚乙烯中空扁纖維的制備方法
一種高強高模超高分子量聚乙烯中空扁纖維的制備方法
背景技術：
超高相對分子質量聚乙烯纖維具有其它高性能纖維所無法比擬的力學性 能。較低的密度、較高的斷裂伸長率、比強度和比模量最大，超過了金屬材料， 更重要的是還有良好的能量吸收特性，最宜吸收低速的破片沖擊能量，防彈性 能最好，是一種理想的防彈材料，也廣泛應用在保安和軍事方面，是目前最好 的纜繩材料和高技術軍備材料。
DSM公司于1990年實現了凝膠紡絲法制超高分子量纖維工業化生產。 現在世界上高強高模超高分子量聚乙烯纖維的主要方法是凝膠紡絲法,制造超高 分子量聚乙烯纖維的主要步驟是將超高分子量聚乙烯溶于第一溶劑配制成聚 乙烯溶液，該溶液由螺桿擠出機擠出，經紡絲箱體噴絲板噴出后，冷卻凝固成 凝膠纖維，用揮發性的第二溶劑萃取出第一溶劑，干燥超倍拉伸，最終獲得成 品纖維。
凝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 再進行超倍拉伸，才能得到高強高模纖維，萃取過程的速度除與使用的第二溶 劑和萃取工藝有關外，還與溶劑擴散的路徑有關。萃取過程中纖維外層的溶劑 優先從凝膠纖維中擴散出來。路徑愈長擴散速度的差異愈大。從纖維截面看壁 愈厚。差異愈大，形成皮芯結構愈歷害，這種不均勻的結構影響纖維的超倍拉 伸，進而影響成品纖維的力學性能。
本發明的超高相對分子質量聚乙烯中空扁纖維壁簿且均勻。大大縮短了 纖維內溶劑擴散出凝膠纖維的路徑。提高了萃取效率，節省萃取用第二溶劑， 消除了結構不均勻性，進一步提高成品纖維的力學性能。實施方法步驟包括將超高相對分子質量的聚乙烯粉未，配制成均勻溶 液，采用凝膠紡絲法，在一定溫度下經雙螺桿、箱體、計量泵，到具有中空的 嘖絲頭擠出,凝膠絲經萃取、干燥、超倍拉伸得高強高模中空扁聚乙烯纖維。其 中聚乙烯的重均相對分子質量在100-600萬。溶液原液中包括4% 60%的超高 相對分子質量的聚乙烯及％% 40%的溶劑，原液紡絲的溫度控制在140 260 °C。原液必須通過一具有中空的噴絲孔，噴絲孔的中空度10% 70%，得到的凍 膠纖維在80 13(TC進行萃取，干燥，再超倍拉伸，拉伸倍數在10 100倍。最 后得到高強高模聚乙烯中空扁纖維。 實例1
超高分子量聚乙烯(相對平均分子質量450萬)，溶劑白油，配制成濃度 為10%的均勻溶液定量喂入雙螺桿擠出機。擠出機直徑25mm,L/D-45，溫度控 制在250QC。螺桿擠出機轉速30rpm。擠出物經過濾器箱體到計量泵被計量后 從具有中空度50%的噴絲孔噴出。然后入水浴經處理后萃取、干燥、超倍拉伸， 拉伸總倍數為40，得到的高強高模聚乙烯中空扁纖維，強度達到30cN/dtex，模量 在1000cN/dtex以上。
實例2
超高分子量聚乙烯(相對平均分子質量500萬)，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。擠出機直徑25mm， L/D=64，溫度控制 在240QC ，螺桿擠出機轉速40rpm。擠出物經過濾器箱體到計量泵被計量后從 具有中空度70%的噴絲孔噴出，然后入水浴經處理后萃取、干燥、超倍拉伸， 拉伸總倍數為55，得到的高強高模聚乙烯中孔扁纖維,強度達到35cN/dtex，模量 在1200cN/dtex以上。
權利要求
1.一種高強高模超高分子量聚乙烯中空扁纖維的制備方法其特征包括以下步驟1)將超高相對分子質量的聚乙烯粉末，加入到合適的溶劑中配制成均勻的溶液2)采用凍膠紡絲法，在一定溫度下經雙螺桿、箱體、計量泵，到中空的嘖絲頭擠出得凍膠纖維。3)凍膠纖維經萃取、干燥、再超倍拉伸，最后得到高強高模中空扁聚乙烯成品纖維。
2. 根據權利要求1所述超高分子量聚乙烯的重均相對分子質量為100 萬 600萬。
3. 根據權利要求1所述原液中包括4% 60%的超高相對分子質量的聚 乙烯及96% 40%的溶劑。
4. 根據權利要求l所述溶液中還加入穩定劑抗氧劑染色劑阻燃劑中的 一種或幾種作為助劑。
5. 根據權利要求1所述原液必須通過一具有中孔的噴絲頭，中孔度10%~70%。
6. 根據權利要求l所述溶液紡絲溫度為140 260°C。
7. 根據權利要求l所述纖維拉伸溫度在80 13(TC。
8. 根據權利要求l所述纖維拉伸倍數為10 100倍。
全文摘要
本發明涉及一種高強高模超高分子量聚乙烯中空扁纖維的制備方法，屬纖維制備領域。步驟包括將超高相對分子質量聚乙烯(重均分子量在100萬以上)粉末，溶解在適當的溶劑中配制成固含量為4％～60％的溶液，采用凝膠紡絲法，經雙螺桿從具有中空的嘖絲頭擠出(嘖絲孔中空度10％～70％)。得到的凝膠絲經萃取、干燥、超倍拉伸(拉伸溫度80～140℃，總拉伸倍數10～100倍)，制得高強高模聚乙烯中空扁纖維。
文檔編號D01F6/04GK101307507SQ20071004067
公開日2008年11月19日 申請日期2007年5月15日 優先權日2007年5月15日
發明者劉兆峰, 胡盼盼 申請人:胡盼盼;劉兆峰