一种有色超高相对分子质量聚乙烯纤维的制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种有色超高相对分子质量聚乙烯纤维的制备方法，包括：（1）将染料或颜料粉末与溶剂混合搅拌，并辅助超声震荡，得到均匀的染色浴液；（2）将UHMWPE冻胶纤维经萃取、干燥后卷绕得到UHMWPE干冻胶纤维；（3）将上述UHMWPE干冻胶纤维置于步骤（1）得到的染色浴液中超声震荡10～50min，取出干燥后得到有色UHMWPE干冻胶纤维；（4）将上述有色UHMWPE干冻胶纤维经多级热拉伸、卷绕得到有色的UHMWPE纤维。本发明的工艺流程简单，生产成本低，易于实现工业化生产，染料或颜料粒子的选择广泛，不会影响UHMWPE纤维原有的优异力学性能，适用于有颜色要求的民用、军用、国防等领域。
【专利说明】一种有色超高相对分子质量聚乙烯纤维的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于有色纤维的制备领域，特别涉及一种有色超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维的制备方法。
【背景技术】
[0002]UHMWPE纤维是继碳纤维、芳纶纤维之后的第三代高性能特种纤维，因其分子量极高，主链结合好，取向度、结晶度高，强度为当今所有新型化纤材料之最，在军事工业和航天航空领域均有不可替代的作用。除了在军事、国防等领域发挥着极其重要的作用外，UHMWPE纤维在民用领域也得到了广泛的应用。随着UHMWPE纤维在海洋工程及渔用领域的应用拓展，对有色UHMWPE纤维的需求越来越多。
[0003]专利CN103074786A公开了一种超高分子量聚乙烯纤维的染色加工方法，首先采用强酸等氧化剂对纤维表面进行预处理，再在匀染剂和导染剂存在的情况下，添加分散染料或酸性染料对UHMWPE纤维进行上染，此种染色方法虽然上染率高、染色均匀，但强酸预处理会大大损害UHMWPE纤维的力学性能。专利CN200820014184.1中公开了一种在凝胶纺丝原液中加入染料粒子通过共混纺丝制备有颜色的超高分子量聚乙烯纤维，具体工艺为:超高分子量聚乙烯与白色矿物油的重量比为1:7-9，添加无机染料添加剂的重量为超高分子量聚乙烯重量的1%_3%，然后加入到双螺杆中进行加热，使之溶胀、溶解，温度控制在100-30(TC制得纺丝原液。纺丝原液经喷丝板挤出得到冻胶丝，再将冻胶丝经萃取、干燥、后拉伸和卷绕制得有色高强高模聚乙烯纤维。但该方法在纺丝原液中加入染料粒子存在以下几方面的缺点，一是染料粒子的加入可能会使纺丝原液的粘度增大，影响其可纺性；二是染料粒子的加入，可能因粒子分散不均匀导致纤维存在薄弱点，影响纤维的后续拉伸，进而影响其力学性能；三是由于纺丝是在较高温度(250-300°C)下进行的，染料粒子的选择有限；四是由于颜料粒子的加入导致设备的难以清洗。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种有色超高相对分子质量聚乙烯纤维的制备方法，该方法加工过程简单，生产成本低，对染料或颜料粒子的选择没有限制，且对纤维的力学性能基本没有影响，可制备各种有颜色的强度大于25cN/dteX的UHMWPE纤维，能应用于各种有颜色要求UHMWPE纤维应用领域。
[0005]本发明的一种有色超高相对分子质量聚乙烯纤维的制备方法，包括
[0006]( I)染色浴液的配置:
[0007]按质量比1:500?1000将染料或颜料粉末与溶剂混合搅拌，并辅助超声震荡10?60min,得到均勻的染色浴液；
[0008](2) UHMWPE干冻胶纤维的制备:
[0009]将UHMWPE冻胶纤维经萃取、干燥后卷绕得到UHMWPE干冻胶纤维；
[0010](3)有色UHMWPE干冻胶纤维的制备:[0011]将上述UHMWPE干冻胶纤维置于步骤(I)得到的染色浴液中超声震荡10?50min，取出干燥后得到有色UHMWPE干冻胶纤维；
[0012](4)有色UHMWPE干冻胶纤维的后续处理:
[0013]将上述有色UHMWPE干冻胶纤维经多级热拉伸、卷绕得到有色的UHMWPE纤维。
[0014]步骤(I)中所述的染料或颜料为各类染料或无机颜料，所用染料或颜料颗粒的直径小于I μ m。
[0015]步骤(I)中所述的溶剂为汽油、正己烷、庚烷、乙醇、丙酮、二甲苯、二氯甲烷、二氯乙烷、四氯化碳中的一种或几种的混合物。
[0016]步骤(I)中超声震荡的时间为20?40min，制得染料均匀溶解的溶液或颜料在溶剂中均勻分散的分散液。
[0017]步骤(2)中所述的UHMWPE干冻胶纤维中溶剂的质量含量为0.5?2%，为由常规冻胶纤维经常规萃取干燥后制得。
[0018]步骤(3)中所述的超声震荡的时间为20?40min。
[0019]步骤(4)中所述的多级热拉伸的温度在80-110°C之间，拉伸倍数在15-50倍之间。
[0020]本发明公开了一种简便的制备有色超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维的方法，此方法适用于在UHMWPE纤维中加入染料或颜料，尤其是不耐高温的染料，所得产品适用于各种有颜色要求的UHMWPE纤维应用领域。
[0021]有益效果:
[0022](I)与共混纺丝制备的有色UHMWPE纤维相比,此方法对纤维的力学性能基本没有影响；对染料或颜料粒子的选择基本没有限制，可以制备各种各样有颜色的UHMWPE纤维；
[0023](2)本发明制造工艺流程简单，生产成本低，易于实现工业化生产，染料或颜料粒子的选择广泛，适用于有颜色要求的民用、军用、国防等领域。
【具体实施方式】
[0024]下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施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各种改动或修改，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。
[0025]实施例1
[0026]黑色UHMWPE纤维的制备
[0027]选用双偶氮类溶剂黑(分子式:C29H24N6)为染料添加剂，将其与乙醇按质量比I: 1000的比例混合，超声振荡20min，使得染料溶解均匀制得黑色染液。将萃取除去溶剂后的UHMWPE干冻胶纤维置于染液中，超声20min，室温干燥后在80?110°C下进行三级热拉伸，总拉伸倍数为42倍，制得黑色UHMWPE纤维。制得黑色UHMWPE纤维的强度为32.5cN/
dtexo
[0028]实施例2
[0029]红色UHMWPE纤维的制备
[0030]选用粒度低于Ium的氧化铁红作为颜料添加剂，将氧化铁红和二甲苯按质量比1:500的比例混合，超声振荡30min，使得颜料粒子分散均匀制得红色染液。将萃取干燥后含溶剂量为1.5%的UHMWPE干冻胶纤维，置于染液中，超声40min，取出后室温干燥，然后在80?110°C下进行三级热拉伸，总拉伸倍数为35倍，制得红色UHMWPE纤维的强度为28.5cN/dtex。
[0031]实施例3
[0032]蓝色UHMWPE纤维的制备
[0033]选用蒽醌类溶剂蓝(分子式=C22H18N2O2)为染料，将其与乙醇按质量比1:800的比例混合，超声振荡20min，使得染料溶解均匀制得黑色染液。将萃取除去溶剂后的UHMWPE干冻胶纤维置于染液中，超声30min，室温干燥后在80?110°C下进行三级热拉伸，总拉伸倍数为42倍，制得绿色UHMWPE纤维的强度为30.8cN/dtex。
[0034]实施例4
[0035]紫色UHMWPE纤维的制备
[0036]选用有机染料永固紫(分子式K34H22Cl2N4O2)作为染料添加剂，将永固紫和丙酮按I: 500的比例混合，超声振荡30min制得紫色染液。将萃取除去溶剂后的UHMWPE干冻胶纤维置于染液中，超声20min，室温干燥后在80?110°C下进行三级热拉伸，总拉伸倍数为42倍，制得紫色UHMWPE纤维的强度为33.5cN/dtex。
【权利要求】
1.一种有色超高相对分子质量聚乙烯纤维的制备方法，包括 (O染色浴液的配置: 按质量比1:500?1000将染料或颜料粉末与溶剂混合搅拌，并辅助超声震荡10?60min,得到均勻的染色浴液； (2)UHMWPE干冻胶纤维的制备: 将UHMWPE冻胶纤维经萃取、干燥后卷绕得到UHMWPE干冻胶纤维； (3)有色UHMWPE干冻胶纤维的制备: 将上述UHMWPE干冻胶纤维置于步骤(I)得到的染色浴液中超声震荡10?50min，取出干燥后得到有色UHMWPE干冻胶纤维； (4)有色UHMWPE干冻胶纤维的后续处理: 将上述有色UHMWPE干冻胶纤维经多级热拉伸、卷绕得到有色的UHMWPE纤维。
2.根据权利要求1所述的一种有色超高相对分子质量聚乙烯纤维的制备方法，其特征在于:步骤(I)中所述的染料或颜料颗粒的直径小于I μ m。
3.根据权利要求1所述的一种有色超高相对分子质量聚乙烯纤维的制备方法，其特征在于:步骤(I)中所述的溶剂为汽油、正己烷、庚烷、乙醇、丙酮、二甲苯、二氯甲烷、二氯乙烷、四氯化碳中的一种或几种的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种有色超高相对分子质量聚乙烯纤维的制备方法，其特征在于:步骤(I)中超声震荡的时间为20?40min。
5.根据权利要求1所述的一种有色超高相对分子质量聚乙烯纤维的制备方法，其特征在于:步骤(2)中所述的UHMWPE干冻胶纤维中溶剂的质量含量为0.5?2%。
6.根据权利要求1所述的一种有色超高相对分子质量聚乙烯纤维的制备方法，其特征在于:步骤(3)中所述的超声震荡的时间为20?40min。
7.根据权利要求1所述的一种有色超高相对分子质量聚乙烯纤维的制备方法，其特征在于:步骤(4)中所述的多级热拉伸的温度在80-110°C之间，拉伸倍数在15-50倍之间。
【文档编号】D06P5/20GK103590128SQ201310542179
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月5日 优先权日:2013年11月5日
【发明者】于俊荣, 胡祖明, 诸静, 王彦, 陈蕾, 李燕 申请人:东华大学