专利名称：一种超高分子量聚乙烯纤维纺丝新方法
一种超高分子量聚乙烯纤维纺丝新方法 本发明涉及一种超高分子量聚乙烯纤维纺丝新方法。
超高分子量聚乙烯冻胶纺丝通过超倍拉伸制备高强度、高模量聚乙稀纤维
己进入工业化生产。聚乙烯冻胶纺相关的专利有EP0205960A,EP0213208A1，还 有US4413110,WO01/73173Al,EP1746187Al等多对纺丝技术进行了改进。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。其中得到溶解均匀的高聚物溶液和 均匀超倍拉伸是关键。它们的均匀性是成品纤维性能稳定的先决条件。由于超 高分子的尺寸庞大，大分子之间又存在相互缠结，大分子之间缠结有利于提高 纤维的可拉伸倍率得到高取向，使纤维达到高强度高模量。但是高聚物中过多 而强的大分子间缠结引起的各种粘弹性效果使得拉伸变得复杂得多，又不利于 超倍拉伸，必需适当使大分子间缠结疏解。通过加入添加剂可使缠结状态发生 改变,而易于进行超倍拉伸。
制成的冻胶未拉伸丝可以有惊人的高倍率拉伸，A maxocV4/t: 入max为最大拉伸倍率，V为拉伸速度，《为纤维的松驰时间。 拉伸速度受工业生产的制约，改变纤维的松驰时间同时从结晶中有效地 引出分子链可达到超倍拉伸，最终获得高强度、高模量成品纤维。
本发明的新方法是在纺丝的过程中加入一定量的硅油或其衍生物，可 以将硅油或其衍生物与超高分子量聚乙烯粉末一起和溶剂按比例注入解缠釜 内，在溶剂中高剪切使超高分子量聚乙烯大分子之间适度解缠，形成均一乳液状混和液，然后乳液状混和液通过储料罐，边搅拌边定量喂入螺杆挤出机挤出 纺丝，冷却、凝固、萃取、干燥超倍拉伸得高强度高模量成品聚乙烯纤维。或 将一定量的硅油或其衍生物加入凝固浴中，挤出的纤维经冷却、凝固、萃取、 干燥超倍拉伸得高强度高模量成品聚乙烯纤维。纤维中含有的硅油或其衍生物
为纤维重量的0.05%-5%,纤维至少得到20倍以上的拉伸，纤维的强度达到 30cN/dtex,模量在1000cN/dtex以上。 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(70#)在室温下 将上述聚乙烯和白油按公称浓度为10%(重量)分别注入解缠釜内，同时加入1% 的环氧改性硅油，氮气保护下剪切5分钟，剪切速度3000秒"，得到均一乳液 状混和液输入储料罐边搅拌边定量喂入双螺杆挤出机。挤出机直径 25mm,L/D=(24)，温度控制在250QC，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喷丝孔喷出，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(90#)在室温 下将上述聚乙烯和白油按公称浓度为12% (重量)分别注入解缠釜内，氮气保 护下剪切10分钟，剪切速度2000秒—1，得到均一乳液状混和液输入储料罐，边 搅拌边定量喂入双螺杆挤出机。挤出机直径25mm，L/D=(24)，温度控制在25(^C， 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喷丝孔喷出, 然后入加了 1.5%环氧改性硅油的水浴,经处理后萃取、干燥、超倍拉伸，拉伸总倍数为40，得到的纤维强度达到35cN/dtex，模量在1050cN/dtex以上。
实例3
超高分子量聚乙烯(相对平均分子质量450万)，溶剂白油(90#)，在室温 下将白油按公称浓度为10% (重量)注入解缠釜内，超高分子量聚乙烯以公称 浓度为10%重量由螺旋推进器以0.5kg/Min速度加入解缠釜内，氮气保护下边剪 切边加入，剪切速度1000秒"，得到均一乳液状混和液输入储料罐边搅拌边定 量喂入双螺杆挤出机。挤出机直径25mm,L/D气24)，温度控制在25(^C。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喷丝孔喷出。然后 入加了 2%聚醚-环氧改性硅油的水浴经处理后萃取、干燥、超倍拉伸,拉伸总倍 数为40，得到的纤维强度达到30cN/dtex，模量在1000cN/dtex以上。
权利要求
1.一种超高分子量聚乙烯纤维纺丝新方法其包括在纺丝的过程中加入一定量的硅油或其衍生物，可以将硅油或其衍生物与超高分子量聚乙烯粉末一起和溶剂按比例注入解缠釜内，在溶剂中高剪切使超高分子量聚乙烯大分子之间适度解缠，形成均一乳液状混和液，然后乳液状混和液通过储料罐，边搅拌边定量喂入螺杆挤出机挤出纺丝，冷却、凝固、萃取、干燥超倍拉伸得高强度高模量成品聚乙烯纤维。也可以将一定量的硅油或其衍生物加入凝固浴中，挤出的纤维经冷却、凝固、萃取、干燥超倍拉伸得高强度高模量成品聚乙烯纤维。纤维中含有的硅油或其衍生物为纤维重量的0.05％-5％，纤维至少得到20倍以上的拉伸，纤维的强度达到30cN/dtex，模量在1000cN/dtex以上。
2. 按照权利要求1所述方法溶剂在室温时是液体，可以是烷烃、环烷烃、芳香烃，或者 是烷烃\环烷烃\芳香烃的衍生物，或者是它们中的任何一种的混和物。
3. 按照权利要求1所述方法超高分子量聚乙烯和溶剂的公称浓度为1-50%(质量)。
4. 按照权利要求l所述方法解缠釜内同时可加入抗氧剂、稳定剂、染色剂、阻燃剂、硅油或其衍生物中的一种或几种助剂。
5. 按照权利要求1所述方法可以将硅油或其衍生物与超高分子量聚乙烯粉末一起和溶剂按比例注入解缠釜内，也可以将一定量的硅油或其衍生物加入凝固浴。
6. 按照权利要求l所述方法超高分子量聚乙烯相对平均分子质量至少为IOO万，特别是 在400万以上。
7. 按照权利要求1所述方法纤维中含有的硅油或其衍生物为纤维重量的0.05%-5%。
8. 按照权利要求l所述方法冻胶纤维至少得到20倍以上的拉伸。
9. 按照权利要求l所述方法解缠釜能提供至少1000秒'1的剪切速度，可以是搅拌器、胶体磨、均质器、文氏管中任何一种或它们的组合。
10. 按照权利要求1所述方法乳液状混和液可直接喂入嫘杆挤出机，也可通过带搅拌的贮料罐，贮料罐可以是一个或多个。
全文摘要
本发明涉及一种超高分子量聚乙烯纤维纺丝新方法。属高分子材料制备技术领域。在纺丝的过程中加入一定量的硅油或其衍生物，可以将硅油或其衍生物与超高分子量聚乙烯粉末一起和溶剂按比例注入解缠釜内，在溶剂中高剪切使超高分子量聚乙烯大分子之间适度解缠，形成均一乳液状混和液，然后乳液状混和液通过储料罐，边搅拌边定量喂入螺杆挤出机挤出纺丝，冷却、凝固、萃取、干燥超倍拉伸得高强度高模量成品聚乙烯纤维。或将一定量的硅油或其衍生物加入凝固浴中，挤出的纤维经冷却、凝固、萃取、干燥超倍拉伸得高强度高模量成品聚乙烯纤维。纤维中含有的硅油或其衍生物为纤维重量的0.05％-5％，纤维至少得到20倍以上的拉伸，纤维的强度达到30cN/dtex，模量在1000cN/dtex以上。
文档编号D01D5/00GK101307509SQ200710040678
公开日2008年11月19日 申请日期2007年5月15日 优先权日2007年5月15日
发明者刘兆峰, 尤秀兰, 胡盼盼 申请人:胡盼盼;刘兆峰;尤秀兰