一种超高分子量聚乙烯纤维制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103305954A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103305954103305954A(43)申请公布日2013.09.18(21)申请号201310271202.5(22)申请日2013.07.01(71)申请人浙江大学地址310027浙江省杭州市西湖区浙大路38号(72)发明人吴文清陈美娟王靖岱蒋斌波黄正梁廖祖维阳永荣(74)专利代理机构杭州求是专利事务所有限公司33200代理人张法高(51)Int.Cl.D01F6/04(2006.01)D01F6/30(2006.01)D01F6/46(2006.01)D01D1/02(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书5页说明书5页附图1页附图1页(54)发明名称一种超高分子量聚乙烯纤维制备方法(57)摘要本发明公开了一种超高分子量聚乙烯纤维制备方法。它的步骤如下：1)将聚á-烯烃油和分子量大于100万的超高分子量聚乙烯加热混合，经预溶胀、溶解形成半稀溶液或非溶液混合物；2)将所述混合物经齿轮输送泵送入螺杆挤出机，采用单螺杆或双螺杆或三螺杆挤出机挤压，得到挤出物料；3)将上述得到的挤出物料由熔体增压泵经过过滤器输送至喷丝板，从喷丝模板的孔中喷出，冷却；4)将冷却后的多根喷丝采用滚轮多级牵引装置牵引，超倍、多级拉伸得到超高分子量聚乙烯纤维。本发明能够在低纺丝温度、低剪切速度等低能耗条件下制得高品质纤维，且可省去需要大量有机溶剂的萃取环节，简化了传统的冻胶纺丝法的设备，节能降耗，减少环境污染。CN103305954ACN103594ACN103305954A权利要求书1/1页1.一种超高分子量聚乙烯纤维制备方法，其特征在于它的步骤如下：1)将聚á-烯烃油和分子量大于100万的超高分子量聚乙烯按重量比1:0.1～1:100在混合釜中加热混合，经90～150℃预溶胀、100～400℃溶解形成半稀溶液或非溶液混合物；2)将所述混合物经齿轮输送泵送入螺杆挤出机，采用单螺杆或双螺杆或三螺杆挤出机在100～400℃下挤压，得到挤出物料，加热源可选蒸汽、或电能、或热油等，螺杆转动形式为同向或异向转动，螺杆剪切速度为70～280rpm，螺杆长度和直径之比（L/D）为40～100；3)将上述得到的挤出物料由熔体增压泵经过过滤器输送至喷丝模板，从喷丝模板的孔中按2～5m/min的速度喷出，然后采用空气或水冷却至0～50℃，干燥；4)将冷却干燥后的多根喷丝采用滚轮多级牵引装置牵引，超倍、多级拉伸得到超高分子量聚乙烯纤维，拉伸倍数大于10。2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述的聚á-烯烃是指聚丁烯-1、聚己烯-1、聚辛烯-1、聚癸烯或聚十二烯以及它们的共聚合物。3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述的聚á-烯烃油的分子量小于5万，密度小于0.900g/cm3。4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于所述的聚á-烯烃油的分子量小于0.5万。5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述的超高分子量聚乙烯是乙烯均聚或共聚的聚合物，分子量是100～1000万，密度是0.925～0.945g/cm3。6.按照权利要求5所述的方法，其特征在于所述的超高分子量聚乙烯的密度是大于0.935/cm3。7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述混合物中超高分子量聚乙烯含量小于15%时，所述的螺杆挤出机温度小于200℃，螺杆剪切速度小于200rpm，螺杆长度和直径之比（L/D）小于60。8.按照权利要求7所述的方法，所述的螺杆挤出机温度小于140℃。9.按照权利要求7所述的方法，所述的螺杆剪切速度小于160rpm。10.按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述混合物中超高分子量聚乙烯含量大于90%时，无需萃取环节。2CN103305954A说明书1/5页一种超高分子量聚乙烯纤维制备方法技术领域[0001]本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种超高分子量聚乙烯纤维制备方法。技术背景[0002]超高分子量聚乙烯纤维是上世纪七十年代末研制成功、并于八十年代初进行产业化的一种高模量纤维，与碳纤维、芳纶纤维并称为三大高性能纤维。由于超高分子量聚乙烯纤维具有超轻、高比强度、高比模量、优越的能量吸收性、较好的耐磨、耐腐蚀、耐光等多种优异性能，已经在航天航空、国防军事、安全防护、海洋工程、体育器材、医用材料和民用网绳等领域得到广泛应用。[0003]超高分子量聚乙烯纤维通常是通过冻胶纺丝工艺制备而成的。冻胶纺丝法即凝胶纺丝法，该方法最初是在1979年荷兰DSM公司申请的专利中进行描述，所用的冻胶纺丝法是将超高分子量的聚乙烯溶解在十氢化萘等溶剂中，制成浓度为2%~10%的纺丝液，从喷丝孔喷出，低温下凝固成含有大量溶剂的凝胶状丝条，被形象的