專利名稱：一種超高分子量聚乙烯纖維紡絲新方法
一種超高分子量聚乙烯纖維紡絲新方法 本發明涉及一種超高分子量聚乙烯纖維紡絲新方法。
超高分子量聚乙烯凍膠紡絲通過超倍拉伸制備高強度、高模量聚乙稀纖維
己進入工業化生產。聚乙烯凍膠紡相關的專利有EP0205960A,EP0213208A1，還 有US4413110,WO01/73173Al,EP1746187Al等多對紡絲技術進行了改進。超高 分子量聚乙烯凍膠紡絲主要步驟簡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，溶液由螺桿擠壓機擠出，經噴絲孔成型，然后冷卻、 萃取、干燥超倍拉伸，最終獲得成品纖維。其中得到溶解均勻的高聚物溶液和 均勻超倍拉伸是關鍵。它們的均勻性是成品纖維性能穩定的先決條件。由于超 高分子的尺寸龐大，大分子之間又存在相互纏結，大分子之間纏結有利于提高 纖維的可拉伸倍率得到高取向，使纖維達到高強度高模量。但是高聚物中過多 而強的大分子間纏結引起的各種粘彈性效果使得拉伸變得復雜得多，又不利于 超倍拉伸，必需適當使大分子間纏結疏解。通過加入添加劑可使纏結狀態發生 改變,而易于進行超倍拉伸。
制成的凍膠未拉伸絲可以有驚人的高倍率拉伸，A maxocV4/t: 入max為最大拉伸倍率，V為拉伸速度，《為纖維的松馳時間。 拉伸速度受工業生產的制約，改變纖維的松馳時間同時從結晶中有效地 引出分子鏈可達到超倍拉伸，最終獲得高強度、高模量成品纖維。
本發明的新方法是在紡絲的過程中加入一定量的硅油或其衍生物，可 以將硅油或其衍生物與超高分子量聚乙烯粉末一起和溶劑按比例注入解纏釜 內，在溶劑中高剪切使超高分子量聚乙烯大分子之間適度解纏，形成均一乳液狀混和液，然后乳液狀混和液通過儲料罐，邊攪拌邊定量喂入螺桿擠出機擠出 紡絲，冷卻、凝固、萃取、干燥超倍拉伸得高強度高模量成品聚乙烯纖維。或 將一定量的硅油或其衍生物加入凝固浴中，擠出的纖維經冷卻、凝固、萃取、 干燥超倍拉伸得高強度高模量成品聚乙烯纖維。纖維中含有的硅油或其衍生物
為纖維重量的0.05%-5%,纖維至少得到20倍以上的拉伸，纖維的強度達到 30cN/dtex,模量在1000cN/dtex以上。 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(70#)在室溫下 將上述聚乙烯和白油按公稱濃度為10%(重量)分別注入解纏釜內，同時加入1% 的環氧改性硅油，氮氣保護下剪切5分鐘，剪切速度3000秒"，得到均一乳液 狀混和液輸入儲料罐邊攪拌邊定量喂入雙螺桿擠出機。擠出機直徑 25mm,L/D=(24)，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(90#)在室溫 下將上述聚乙烯和白油按公稱濃度為12% (重量)分別注入解纏釜內，氮氣保 護下剪切10分鐘，剪切速度2000秒—1，得到均一乳液狀混和液輸入儲料罐，邊 攪拌邊定量喂入雙螺桿擠出機。擠出機直徑25mm，L/D=(24)，溫度控制在25(^C， 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噴絲孔噴出, 然后入加了 1.5%環氧改性硅油的水浴,經處理后萃取、干燥、超倍拉伸，拉伸總倍數為40，得到的纖維強度達到35cN/dtex，模量在1050cN/dtex以上。
實例3
超高分子量聚乙烯(相對平均分子質量450萬)，溶劑白油(90#)，在室溫 下將白油按公稱濃度為10% (重量)注入解纏釜內，超高分子量聚乙烯以公稱 濃度為10%重量由螺旋推進器以0.5kg/Min速度加入解纏釜內，氮氣保護下邊剪 切邊加入，剪切速度1000秒"，得到均一乳液狀混和液輸入儲料罐邊攪拌邊定 量喂入雙螺桿擠出機。擠出機直徑25mm,L/D氣24)，溫度控制在25(^C。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噴絲孔噴出。然后 入加了 2%聚醚-環氧改性硅油的水浴經處理后萃取、干燥、超倍拉伸,拉伸總倍 數為40，得到的纖維強度達到30cN/dtex，模量在1000cN/dtex以上。
權利要求
1.一種超高分子量聚乙烯纖維紡絲新方法其包括在紡絲的過程中加入一定量的硅油或其衍生物，可以將硅油或其衍生物與超高分子量聚乙烯粉末一起和溶劑按比例注入解纏釜內，在溶劑中高剪切使超高分子量聚乙烯大分子之間適度解纏，形成均一乳液狀混和液，然后乳液狀混和液通過儲料罐，邊攪拌邊定量喂入螺桿擠出機擠出紡絲，冷卻、凝固、萃取、干燥超倍拉伸得高強度高模量成品聚乙烯纖維。也可以將一定量的硅油或其衍生物加入凝固浴中，擠出的纖維經冷卻、凝固、萃取、干燥超倍拉伸得高強度高模量成品聚乙烯纖維。纖維中含有的硅油或其衍生物為纖維重量的0.05％-5％，纖維至少得到20倍以上的拉伸，纖維的強度達到30cN/dtex，模量在1000cN/dtex以上。
2. 按照權利要求1所述方法溶劑在室溫時是液體，可以是烷烴、環烷烴、芳香烴，或者 是烷烴\環烷烴\芳香烴的衍生物，或者是它們中的任何一種的混和物。
3. 按照權利要求1所述方法超高分子量聚乙烯和溶劑的公稱濃度為1-50%(質量)。
4. 按照權利要求l所述方法解纏釜內同時可加入抗氧劑、穩定劑、染色劑、阻燃劑、硅油或其衍生物中的一種或幾種助劑。
5. 按照權利要求1所述方法可以將硅油或其衍生物與超高分子量聚乙烯粉末一起和溶劑按比例注入解纏釜內，也可以將一定量的硅油或其衍生物加入凝固浴。
6. 按照權利要求l所述方法超高分子量聚乙烯相對平均分子質量至少為IOO萬，特別是 在400萬以上。
7. 按照權利要求1所述方法纖維中含有的硅油或其衍生物為纖維重量的0.05%-5%。
8. 按照權利要求l所述方法凍膠纖維至少得到20倍以上的拉伸。
9. 按照權利要求l所述方法解纏釜能提供至少1000秒'1的剪切速度，可以是攪拌器、膠體磨、均質器、文氏管中任何一種或它們的組合。
10. 按照權利要求1所述方法乳液狀混和液可直接喂入嫘桿擠出機，也可通過帶攪拌的貯料罐，貯料罐可以是一個或多個。
全文摘要
本發明涉及一種超高分子量聚乙烯纖維紡絲新方法。屬高分子材料制備技術領域。在紡絲的過程中加入一定量的硅油或其衍生物，可以將硅油或其衍生物與超高分子量聚乙烯粉末一起和溶劑按比例注入解纏釜內，在溶劑中高剪切使超高分子量聚乙烯大分子之間適度解纏，形成均一乳液狀混和液，然后乳液狀混和液通過儲料罐，邊攪拌邊定量喂入螺桿擠出機擠出紡絲，冷卻、凝固、萃取、干燥超倍拉伸得高強度高模量成品聚乙烯纖維。或將一定量的硅油或其衍生物加入凝固浴中，擠出的纖維經冷卻、凝固、萃取、干燥超倍拉伸得高強度高模量成品聚乙烯纖維。纖維中含有的硅油或其衍生物為纖維重量的0.05％-5％，纖維至少得到20倍以上的拉伸，纖維的強度達到30cN/dtex，模量在1000cN/dtex以上。
文檔編號D01D5/00GK101307509SQ200710040678
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, 尤秀蘭, 胡盼盼 申請人:胡盼盼;劉兆峰;尤秀蘭