[发明专利]超高分子量聚乙烯纤维纺丝溶体的制备方法及其制备系统

说明书

本发明提供一种超高分子量聚乙烯纤维纺丝溶体的制备方法及其制备系统，属于高分子材料技术领域，该纺丝溶体的原料组成包括超高分子量聚乙烯粉末和溶剂，溶剂采用白油；超高分子量聚乙烯粉末与溶剂的质量百分比为(1～50):100。超高分子量聚乙烯粉末的平均分子量在100～1000万之间；白油采用10‑80#白油。制备方法采用超高分子量聚乙烯粉末和白油分别进入同一工艺挤出机进行连续工艺挤出，得到纺丝溶体。本发明具有流程短、成本低、工艺简单的优点；其制备系统具有设计合理、设备用量少的优点；使用该高效短流程超高强度超高分子量聚乙烯纤维纺丝溶体的制备方法及其制备系统进行超高分子量聚乙烯纤维纺丝溶体的制备，生产效率高、产品质量稳定且产品性能高。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体地说是一种超高分子量聚乙烯纤维纺丝溶体的制备方法及其制备系统。

背景技术

超高分子量聚乙烯冻胶纺丝—超倍拉伸制备超高分子量聚乙烯纤维已工业化生产，随着生产规模的扩大和竞争的加剧，超高分子量聚乙烯纤维的价格和利润越来越低。国内超高分子量聚乙烯纤维始终处在中低端水平，纤维强度处在30～32cN/dtex的平均水平，无法与国外38～40cN/dtex的高端产品竞争。

超高分子量聚乙烯纤维具有高强度、质量轻且化学性质稳定的优点，是特种纤维中的一种。现有技术采用冻胶纺丝法进行制造时，以超高分子量聚乙烯粉末为原料，与溶剂进行混合，在搅拌釜内通过升温和搅拌，形成超高分子量聚乙烯粉末和溶剂的预溶胀料，然后进入双螺杆挤出机进行溶解和输送，获得聚乙烯纤维溶体。在上述的制备过程中主要存在以下缺点：一是工艺流程繁琐、设备种类多；二是手动操作多，从而导致冻胶溶液生产的连贯性较差，影响生产效率；三是原料在双螺杆中的高温下过度剪切，原料分子降解严重，对产品的最终性能产生影响。

发明内容

本发明的技术任务是解决现有技术的不足，提供一种超高分子量聚乙烯纤维纺丝溶体的制备方法及其制备系统。

本发明的技术方案是按以下方式实现的：

本发明的一种超高分子量聚乙烯纤维纺丝溶体，该纺丝溶体的原料组成包括超高分子量聚乙烯粉末和溶剂，溶剂采用白油；

超高分子量聚乙烯粉末与溶剂的质量百分比为(1～50):100。

超高分子量聚乙烯粉末的平均分子量在100～1000万之间；白油采用10-80#白油。

进一步的：

若溶剂采用40-80#白油，对应超高分子量聚乙烯粉末的平均分子量在100-1000万之间；

若溶剂采用50-70#白油，对应超高分子量聚乙烯粉末的平均分子量在300-1000万之间；

若溶剂采用10-40#白油，或者其与50-70#白油、40-80#白油按任意比例的混合物，对应超高分子量聚乙烯粉末的平均分子量在300-1000万之间。

该纺丝溶体的组成还包括抗氧剂、稳定剂、染色剂、阻燃剂、消光剂或其衍生物中一种以上的混合物，作为辅料。

辅料采用二烷基二硫代磷酸锌、有机锡、氢氧化铝、聚甲基脲树脂中的一种以上的混合物。

本发明的一种超高分子量聚乙烯纤维纺丝溶体的制备方法，该方法采用超高分子量聚乙烯粉末和白油分别进入同一工艺挤出机进行连续工艺挤出，得到纺丝溶体；

工艺挤出机的挤出段从上游到下游顺次至少包含有加热区、真空区、出品区；

白油经过计量管路送入工艺挤出机的加热区，经加热区加热升温；

超高分子量聚乙烯粉末通过物料输送进入工艺挤出机的真空区，于真空区挤出段内超高分子量聚乙烯粉末与加热升温的白油进行混合挤出，至下游；

真空区挤出段为混合挤出提供真空负压环境；