[发明专利]一种实现连续均匀喂料的UHMWPE纤维生产配料方法

说明书

本发明提供一种新的可实现自动连续均匀喂料的UHMWPE纤维生产配料方法，该方法包括以下步骤：步骤1)配制0.1～1％UHMWPE溶液；步骤2)将小料放入强剪切分散装置剪切分散至均匀稳定；步骤3)将UHMWPE粉料、步骤1)配制得到的UHMWPE溶液、步骤2)得到的小料分别通过失重秤计量喂料；所述失重秤配有自动补料装置。采用失重秤失量控制，喂料自动连续均匀，配料误差0.1％；配料精度由1.2％提高到0.097％，相同生产条件下，UHMWPE纤维的纤度CV值由3.1％下降至0.52％，且纤维可实现的超倍拉伸比例提高了3～10％，并使得纤维的强度、模量、耐磨性、导热性和抗蠕变性等均实现了提高；产品强度42g/d，模量1650g/d。

技术领域

本发明属于UHMWPE纤维生产领域，具体涉及一种实现连续均匀喂料的UHMWPE纤维生产配料方法。

背景技术

UHMWPE(超高分子量聚乙烯)是一种分子具有线型结构的综合性能优异能的热塑性工程塑料，分子量高达150万以上。UHMWPE纤维是一种具有高强度、高模量的柔性链高分子聚合物，其分子微观结构极为规整。因为其化学结构的惰性，并且有高度取向和高度结晶的结构，因此无论在化学性能方面，还是物理性能方面都有优异的表现，具有其它高性能纤维所无法比拟的力学性能，成为继碳纤维和芳纶之后出现的第三代高性能纤维。密度小，具有很好的耐磨性、自润滑性、抗冲击性、耐腐蚀性等等。

我国现阶段超高分子量聚乙烯冻胶纺丝湿法纺丝法主要步骤简叙如下：将超高分子量聚乙烯加入合适的溶剂中搅拌溶解制成悬浮液，悬浮液由螺杆挤压机挤出，经喷丝孔挤出成型，然后冷却、萃取、干燥超倍拉伸，最终获得成品纤维。

由以上工艺流程可知，超高分子量聚乙烯均匀溶液的制备是聚乙烯冻胶纺丝关键工艺之一，它直接影响所得纤维的力学性能、生产成本、效率和设备投入等重要因素。众所周知，聚乙烯缺乏良溶剂，随着聚乙烯分子量的提高，它在溶剂中的溶解性能显著下降，可溶解的浓度降低，且需长时间高温加热方可完成，在溶解过程中聚乙烯的热氧化降解不可避免，导致分子量分布变宽，由此危及所得纤维的力学性能。现有配料，均为反应釜式间歇配料，将UHMWPE粉与白油一次性加入釜中，在一定温度和搅拌速率情况下形成UHMWPE粉/白油的悬浮液，在将悬浮液通过泵打入下料釜，完成配料下料过程。这种配料方式不仅批次之间存在较大偏差，且白油与UHMWPE粉存在密度差，白油密度约0.78，UHMWPE约0.95，釜式配料充分搅拌的情况下，也无法彻底消除UHMWPE粉在垂直方向的浓度梯度，且反应釜存在搅拌死角、喂料管道内部无法实现搅拌，配料差异更为显著。这种差异体现在生产中，熔体粘度和机头压力出现周期性的波动，偏差可达10％，进而影响产品纤度和UHMWPE的分子构象，最终导致产品的性能。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提供一种新的可实现自动连续均匀喂料的UHMWPE纤维生产配料方法，该方法包括以下步骤：步骤1)配制0.1～1％UHMWPE溶液；步骤2)将小料放入强剪切分散装置剪切分散至均匀稳定；步骤3)将UHMWPE粉料、步骤1)配制得到的UHMWPE溶液、步骤2)得到的小料分别通过失重秤计量喂料；所述失重秤配有自动补料装置。

所述步骤1)0.1～1％UHMWPE溶液配制方法为：在反应釜中，投入聚烯烃抗氧剂、UHMWPE粉料和溶剂；其中聚烯烃抗氧剂的质量占UHMWPE粉质量的5％～10％；逐步升温搅拌溶解。所述溶剂为白油、石蜡油、十氢化萘、矿物油中的一种或者几种。聚烯烃抗氧剂选自现有技术常见的UHMWPE生产常见的抗氧剂，包括主抗氧剂，如受阻酚类抗氧剂，和辅抗氧剂，如亚磷酸酯/磷酸酯化合物和硫醚化合物等，复合使用效果更好，但也可主/辅抗氧剂单独使用。

作为优选，所述步骤2)中的小料选自抗氧剂，分散剂或纳米至微米级细颗粒中的一种或多种。

作为优选，所述步骤2)中的强剪切分散装置选自剪切釜，剪切乳化机或剪切乳化泵。