本发明涉及纺织技术领域，特别是涉及一种多孔活性聚乙烯纤维、其制备方法及用途。
背景技术：
聚乙烯纤维含有柔性大分子链，具有较高的强度和模量等力学性能，较强的耐磨性、耐冲击性、耐低温等特性；在化学性质方面，聚乙烯纤维具有结晶度高，无官能团，表面能低等性质，因此，化学性质稳定，普通的酸、碱、盐等条件下，纤维性质不发生改变。由于聚乙烯纤维表面光滑平整，与其它材料的界面粘结度低，对其表面染色或喷漆时，容易出现掉色、掉漆等现象。目前还没有采用熔融纺丝工艺，通过在线工艺调节纤维孔洞大小及数量实现纤维具有多孔活性等特征。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供了一种多孔活性聚乙烯纤维、其制备方法及用途，经由该方法制备得到的该聚乙烯纤维表面具有微孔结构，活性较高，具有易染色、易浸胶、易交联、易接枝等特性，从而更加适于实用。
为了达到上述第一个目的，本发明提供的多孔活性聚乙烯纤维的技术方案如下：
本发明提供的多孔活性聚乙烯纤维的单丝直径20μm-100μm，其中，所述多孔活性聚乙烯纤维表面具有微孔结构。
本发明提供的多孔活性聚乙烯纤维还可采用以下技术措施进一步实现。
作为优选，所述多孔活性聚乙烯纤维断裂强度大于8cn/dtex，初始模量大于600cn/dtex，断裂伸长率2％-5％。
作为优选，所述多孔活性聚乙烯纤维表面微孔孔径为10nm-90000nm。
为了达到上述第二个目的，本发明提供的多孔活性聚乙烯纤维的制备方法的技术方案如下：
本发明提供的多孔活性聚乙烯纤维的制备方法包括如下步骤：
1)聚乙烯树脂经过熔融得到纺丝熔体；
2)纺丝熔体经过计量从喷丝孔挤出得到熔体细流；
3)熔体细流经过冷却成型，得到固态丝；
4)固态丝经过热拉伸处理，得到聚乙烯纤维，
其中，在固态丝进行热拉伸得到聚乙烯纤维的任意过程中或者之后，进行至少1次的超声波水浴处理，得到所述多孔活性聚乙烯纤维。
本发明提供的多孔活性聚乙烯纤维的制备方法还可采用以下技术措施进一步实现。
作为优选，在所述步骤聚乙烯树脂经过熔融得到纺丝熔体的步骤中，所述聚乙烯树脂中添加无机粉体。
作为优选，所述无机粉体添加量是聚乙烯树脂质量的0.3％-10％。
作为优选，所述无机粉体为水溶性无机盐。
作为优选，所述无机粉体的形状为球状、类球状、棒状、无规则颗粒状中的一种或者几种的混合物，所述无机粉体颗粒直径10nm-90000nm；其中，所述无机粉体颗粒直径，是指颗粒表面上任意两点之间的最长距离。
作为优选，所述纺丝熔体经过计量从喷丝孔挤出得到熔体细流的步骤中，所述熔体经过计量具体包括所述熔体通过计量泵计量输送到纺丝组件。
作为优选，所述纺丝组件包括导流板、分配板、喷丝板，其中，
所述熔体依次经过所述导流板、分配板和喷丝板后，从所述喷丝板的喷丝孔挤出，得到所述熔体细流。
作为优选，还包括第一滤网，
所述第一滤网设置于所述导流板与所述分配板之间。
作为优选，所述第一滤网的目数取值范围为10-400。
作为优选，还包括第二滤网，
所述第二滤网设置于所述分配板与所述喷丝板之间。
作为优选，所述第二滤网的目数取值范围为100-400。
作为优选，所述喷丝孔的孔径取值范围为0.1mm-1.5mm，所述喷丝孔在所述喷丝板上的分布数量的取值范围为10个-1000个。
作为优选，所述熔体通过计量泵计量输送到纺丝组件的步骤中，还包括压力监控的步骤，所述压力监控的步骤具体包括以下步骤：
获取所述纺丝组件的实时压力；
比较所述实时压力与预设压力的阈值，若所述实时压力超出所述预设压力的阈值，发出压力警报。
作为优选，所述纺丝组件上设置有压力监控装置，所述压力监控装置包括：
压力传感器，用于获取所述纺丝组件的实时压力；
比较模块，用于比较所述纺丝组件的实时压力与所述预设压力的阈值；
报警模块，当所述实时压力超出所述预设压力的阈值时，所述报警模块用于发出警报。
作为优选，所述预设压力的阈值的取值范围为小于或者等于8mpa。
作为优选，所述喷丝孔的喷头拉伸倍率的取值范围为1倍-10倍。
作为优选，所述熔体细流经冷却成型，得到固态丝的步骤中，所述冷却的方法为风冷，其中，
所述风冷采用侧吹风或者环吹风；
所述风冷形式为甬道风。
作为优选，所述固态丝经过热拉伸处理，得到聚乙烯纤维的步骤中，
牵伸箱长度的取值范围为4m-8m，
牵伸温度取值范围为90℃-140℃；
热拉伸倍率的取值范围为1倍-4倍；
热拉伸至少为一级牵伸，至多为三级牵伸。
作为优选，所述在固态丝进行热拉伸得到聚乙烯纤维的任意过程中或者之后，进行至少1次的超声波水浴处理，得到所述多孔活性聚乙烯纤维的步骤中，
所述超声波水浴温度的取值范围为20℃-80℃；
所述聚乙烯纤维在超声波水浴中的行程的取值范围为1m-8m。
所述超声波水浴介质为去离子水。
作为优选，所述聚乙烯树脂经过熔融得到纺丝熔体的步骤中，所述聚乙烯树脂粘均分子量8万-100万。
作为优选，所述聚乙烯树脂经过熔融得到纺丝熔体的步骤中，所述聚乙烯树脂通过单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、釜式搅拌、管道、静态混合等一种方式或者多种组合方式进行熔融。
为了达到上述第三个目的，本发明提供的多孔活性聚乙烯纤维的技术方案如下：
本发明提供的多孔活性聚乙烯纤维经由本发明提供的多孔活性聚乙烯纤维的制备方法得到。
为了达到上述第四个目的，本发明提供的多孔活性聚乙烯纤维短纤的技术方案如下：
本发明提供的多孔活性聚乙烯纤维短纤，经由本发明提供的多孔活性聚乙烯纤维经过剪切，得到所述多孔活性聚乙烯纤维短纤，其中，所述多孔活性聚乙烯纤维短纤表面具有多孔活性结构，单丝直径20μm-100μm，长度6mm-30mm。
为了达到上述第五个目的，本发明提供的多孔活性聚乙烯纤维的用途的技术方案如下：
本发明提供的多孔活性聚乙烯纤维短纤分散到水泥中的用途。
本发明提供的多孔活性聚乙烯纤维的制备方法制得的多孔活性聚乙烯纤维，表面具有微孔，改善纤维表面活性，具有易染色、易浸胶、易交联、易接枝等特性，能够解决现有聚乙烯纤维表面不易处理且与其它材料难以配伍的问题。例如，含有活性的多孔聚乙烯纤维浸入到染液中，染液通过微孔附着在纤维表面，实现纤维染色的目的，同时，纤维色泽均匀、色牢度高。再如，含有活性的多孔聚乙烯纤维制备成一定长度的短纤，分散到水泥中，能够对水泥实现增强、抗裂的作用，可用于无筋建筑或者特殊需求的建筑领域。
具体实施方式
有鉴于此，本发明提供了一种多孔活性聚乙烯纤维、其制备方法及用途，经由该方法制备得到的该聚乙烯纤维表面具有微孔结构，活性较高，具有易染色、易浸胶、易交联、易接枝等特性，从而更加适于实用。
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的一种多孔活性聚乙烯纤维、其制备方法及用途，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，具体的理解为：可以同时包含有a与b，可以单独存在a，也可以单独存在b，能够具备上述三种任一种情况。
本发明提供的多孔活性聚乙烯纤维的单丝直径20μm-100μm，其中，多孔活性聚乙烯纤维表面具有微孔结构。
其中，多孔活性聚乙烯纤维断裂强度大于8cn/dtex，初始模量大于600cn/dtex，断裂伸长率2％-5％。
其中，多孔活性聚乙烯纤维表面微孔孔径为10nm-90000nm。
本发明提供的多孔活性聚乙烯纤维的制备方法包括如下步骤：
1)聚乙烯树脂经过熔融得到纺丝熔体；
2)纺丝熔体经过计量从喷丝孔挤出得到熔体细流；
3)熔体细流经过冷却成型，得到固态丝；
4)固态丝经过热拉伸处理，得到聚乙烯纤维，
其中，在固态丝进行热拉伸得到聚乙烯纤维的任意过程中或者之后，进行至少1次的超声波水浴处理，得到多孔活性聚乙烯纤维。
其中，在步骤聚乙烯树脂经过熔融得到纺丝熔体的步骤中，聚乙烯树脂中添加无机粉体。
其中，无机粉体添加量是聚乙烯树脂质量的0.3％-10％。
其中，无机粉体为水溶性无机盐。
其中，无机粉体的形状为球状、类球状、棒状、无规则颗粒状中的一种或者几种的混合物，无机粉体颗粒直径10nm-90000nm。
其中，纺丝熔体经过计量从喷丝孔挤出得到熔体细流的步骤中，熔体经过计量具体包括熔体通过计量泵计量输送到纺丝组件。
其中，纺丝组件包括导流板、分配板、喷丝板，其中，熔体依次经过导流板、分配板和喷丝板后，从喷丝板的喷丝孔挤出，得到熔体细流。
其中，还包括第一滤网，第一滤网设置于导流板与分配板之间。
其中，第一滤网的目数取值范围为10-400。
其中，还包括第二滤网，第二滤网设置于分配板与喷丝板之间。
其中，第二滤网的目数取值范围为100-400。
其中，喷丝孔的孔径取值范围为0.1mm-1.5mm，喷丝孔在喷丝板上的分布数量的取值范围为10个-1000个。
其中，熔体通过计量泵计量输送到纺丝组件的步骤中，还包括压力监控的步骤，压力监控的步骤具体包括以下步骤：
获取纺丝组件的实时压力；
比较实时压力与预设压力的阈值，若实时压力超出预设压力的阈值，发出压力警报。
其中，纺丝组件上设置有压力监控装置，压力监控装置包括：
压力传感器，用于获取纺丝组件的实时压力；
比较模块，用于比较纺丝组件的实时压力与预设压力的阈值；
报警模块，当实时压力超出预设压力的阈值时，报警模块用于发出警报。
其中，预设压力的阈值的取值范围为小于或者等于8mpa，其中，在该压力范围内，能够得到含有均匀粉体的聚乙烯纤维，组件压力过高，说明组件滤网杂质含量较高，出料不畅，容易造成无机粉体阻塞或者物料供应到喷丝孔内不足，容易产生粉体含量不匀或者出现断丝/毛丝现象。
其中，喷丝孔的喷头拉伸倍率的取值范围为1倍-10倍。
其中，熔体细流经冷却成型，得到固态丝的步骤中，冷却的方法为风冷，其中，风冷采用侧吹风或者环吹风；风冷形式为甬道风。
其中，固态丝经过热拉伸处理，得到聚乙烯纤维的步骤中，牵伸箱长度的取值范围为4m-8m，牵伸温度取值范围为90℃-140℃；热拉伸倍率的取值范围为1倍-4倍；热拉伸至少为一级牵伸，至多为三级牵伸。
其中，在固态丝进行热拉伸得到聚乙烯纤维的任意过程中或者之后，进行至少1次的超声波水浴处理，得到多孔活性聚乙烯纤维的步骤中，超声波水浴温度的取值范围为20℃-80℃；聚乙烯纤维在超声波水浴中的行程的取值范围为1m-8m；超声波水浴介质为去离子水。
其中，聚乙烯树脂经过熔融得到纺丝熔体的步骤中，聚乙烯树脂粘均分子量8万-100万。
其中，聚乙烯树脂经过熔融得到纺丝熔体的步骤中，聚乙烯树脂通过单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、釜式搅拌、管道、静态混合等一种方式或者多种组合方式进行熔融。
本发明提供的多孔活性聚乙烯纤维经由本发明提供的多孔活性聚乙烯纤维的制备方法得到。
本发明提供的多孔活性聚乙烯纤维短纤，经由本发明提供的多孔活性聚乙烯纤维经过剪切，得到多孔活性聚乙烯纤维短纤，其中，多孔活性聚乙烯纤维短纤表面具有多孔活性结构，单丝直径20μm-100μm，长度6mm-30mm。
本发明提供的多孔活性聚乙烯纤维短纤分散到水泥中的用途，该水泥具有强度增加、抗开裂的性质。
本发明提供的多孔活性聚乙烯纤维的制备方法制得的多孔活性聚乙烯纤维，表面具有微孔，改善纤维表面活性，具有易染色、易浸胶、易交联、易接枝等特性，能够解决现有聚乙烯纤维表面不易处理且与其它材料难以配伍的问题。例如，含有活性的多孔聚乙烯纤维浸入到染液中，染液通过微孔附着在纤维表面，实现纤维染色的目的，同时，纤维色泽均匀、色牢度高。再如，含有活性的多孔聚乙烯纤维制备成一定长度的短纤，分散到水泥中，能够对水泥实现增强、抗裂的作用，可用于无筋建筑或者特殊需求的建筑领域。
实施例1
直径500nm氯化钠分散到粘均分子量8万的聚乙烯树脂中(氯化钠的添加量是聚乙烯树脂质量的10％)，经过双螺杆挤出机熔融挤出得到聚乙烯熔体，经过计量泵计量后经孔径0.6mm、孔数10个的喷丝孔挤出形成熔体细流，其中第一、二滤网的目数分别为10目、100目。熔体细流经过20℃环吹风、4m长的甬道风固化，得到固态丝。固态丝经过138℃、3倍的牵伸，再进入到超声波水浴中进行超声水洗，水浴温度60℃，丝束在超声波中水浴中的行程为4m。最终得到表面具有平均直径为500nm的多孔聚乙烯纤维，纤维断裂强度8cn/dtex，初始模量600cn/dtex，断裂伸长率2％
实施例2
直径10000nm氯化钠分散到粘均分子量100万的聚乙烯树脂中(氯化钠的添加量是聚乙烯树脂质量的3％)，经过双螺杆挤出机熔融挤出得到聚乙烯熔体，经过计量泵计量后经孔径0.6mm、孔数100个的喷丝孔挤出形成熔体细流，其中第一、二滤网的目数分别为10目、100目。熔体细流经过20℃环吹风、4m长的甬道风固化，得到固态丝。固态丝经过138℃、3倍的牵伸，再进入到超声波水浴中进行超声水洗，水浴温度60℃，丝束在超声波中水浴中的行程为4m。最终得到表面具有平均直径为10000nm的多孔聚乙烯纤维，纤维断裂强度10cn/dtex，初始模量600cn/dtex，断裂伸长3％。
实施例3
直径500nm氯化钠分散到粘均分子量10万的聚乙烯树脂中(氯化钠的添加量是聚乙烯树脂质量的1％)，经过双螺杆挤出机熔融挤出得到聚乙烯熔体，经过计量泵计量后经孔径0.6mm、孔数1000个的喷丝孔挤出形成熔体细流，其中第一、二滤网的目数分别为50目、400目。熔体细流经过40℃环吹风、4m长的甬道风固化，得到固态丝。固态丝经过125℃、2倍的牵伸，再进入到超声波水浴中进行超声水洗，水浴温度40℃，丝束在超声波中水浴中的行程为8m。最终得到表面具有平均直径为500nm的多孔聚乙烯纤维，纤维直径80μm，纤维断裂强度15cn/dtex，初始模量1000cn/dtex，断裂伸长5％。经过剪切得到长度25mm的多孔活性聚乙烯纤维短纤。
实施例4
直径500nm氯化钠分散到粘均分子量60万的聚乙烯树脂中(氯化钠的添加量是聚乙烯树脂质量的1％)，经过双螺杆挤出机熔融挤出得到聚乙烯熔体，经过计量泵计量后经孔径0.6mm、孔数200个的喷丝孔挤出形成熔体细流，其中第一、二滤网的目数分别为100目、100目。熔体细流经过40℃环吹风、4m长的甬道风固化，得到固态丝。再进入到超声波水浴中进行超声水洗，水浴温度60℃，丝束在超声波中水浴中的行程为4m。然后再经过140℃、3倍的牵伸，最终得到表面具有平均直径为600nm的多孔聚乙烯纤维，纤维经过染色处理，色牢度4-5级，色泽均匀，纤维断裂强度20cn/dtex，断裂伸长2％。
实施例5
直径600nm氯化钾分散到粘均分子量60万的聚乙烯树脂中(氯化钾的添加量是聚乙烯树脂质量的0.3％)，经过双螺杆挤出机熔融挤出得到聚乙烯熔体，经过计量泵计量后经孔径1mm、孔数50个的喷丝孔挤出形成熔体细流，其中第一、二滤网的目数分别为100目、400目。。熔体细流经过40℃环吹风、4m长的甬道风固化，得到固态丝。固态丝进入到超声波水浴中进行超声水洗，水浴温度60℃，丝束在超声波中水浴中的行程为4m。再经过125℃、3倍的牵伸，然后再进入到超声波水浴中进行超声水洗，水浴温度40℃，丝束在超声波中水浴中的行程为4m，最终得到表面具有平均直径为600nm的多孔聚乙烯纤维，纤维断裂强度20cn/dtex，模量1500cn/dtex，断裂伸长2％。
实施例6
直径9000nm氯化钾分散到粘均分子量80万的聚乙烯树脂中(氯化钾的添加量是聚乙烯树脂质量的0.3％)，经过双螺杆挤出机熔融挤出得到聚乙烯熔体，经过计量泵计量后经孔径0.6mm、孔数10个的喷丝孔挤出形成熔体细流，其中第一、二滤网的目数分别为10目、100目。。熔体细流经过40℃环吹风、4m长的甬道风固化，得到固态丝。固态丝经过120℃、3倍的牵伸，然后再进入到超声波水浴中进行超声水洗，水浴温度40℃，丝束在超声波中水浴中的行程为4m，最终得到表面具有平均直径为10000nm的多孔聚乙烯纤维，纤维直径80μm，纤维断裂强度15cn/dtex，初始模量1000cn/dtex，经过剪切得到长度30mm的多孔活性聚乙烯纤维短纤，将短纤掺杂到普通硅酸盐水泥中，得到的复合水泥的强度显著增强且具有明显的抗开裂能力。
实施例7
直径600nm氯化钾分散到粘均分子量80万的聚乙烯树脂中(氯化钾的添加量是聚乙烯树脂质量的10％)，经过双螺杆挤出机熔融挤出得到聚乙烯熔体，经过计量泵计量后经孔径1.5mm、孔数10个的喷丝孔挤出形成熔体细流，其中第一、二滤网的目数分别为10目、100目。。熔体细流经过40℃环吹风、4m长的甬道风固化，得到固态丝。固态丝进入到超声波水浴中进行超声水洗，水浴温度60℃，丝束在超声波中水浴中的行程为4m。再经过140℃、3倍的牵伸，然后再进入到超声波水浴中进行超声水洗，水浴温度60℃，丝束在超声波中水浴中的行程为4m，最终得到表面具有平均直径为600nm的多孔聚乙烯纤维纤维，纤维直径30μm，纤维断裂强度10cn/dtex，初始模量700cn/dtex，断裂伸长率2％，经过染色处理，纤维色泽均匀，色牢度4级，经过剪切得到长度30mm的多孔活性聚乙烯纤维短纤，将短纤掺杂到普通硅酸盐水泥中，得到的复合水泥的强度显著增强且具有明显的抗开裂能力。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。