[发明专利]一种超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法

说明书

本发明公开了一种超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法，该制备方法包括步骤：1)将结晶度为≥60％、熔点≥145℃、堆积密度≤0.32g/cm³的超高分子量聚乙烯树脂粉料，与运动粘度(40℃)≥60mm2/s的白矿油以及适量助剂充分混合；2)将制得的混合液投入溶胀釜中进行溶胀，溶胀分为两个阶段进行：一个为温度70～90℃段，另一个为温度90～115℃段；3)将溶胀后的混合液经由双螺杆溶解，挤出成型后过凝固浴，得到冻胶原丝；4)将制得的冻胶原丝再经萃取、干燥和多级热牵伸，制得超高分子量聚乙烯纤维。采用本发明方法制备的超高分子量聚乙烯纤维，既可实现高强高模的优异性能，又保证了成品性能的稳定性，而且不影响生产效率。

技术领域

本发明涉及高分子纤维技术领域，尤其涉及一种超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法。

背景技术

以往制备超高分子量聚乙烯纤维，成品要实现高强度高模量等优异性能，必须选用较高分子量的原料，原料树脂的性能很大程度上决定了纺丝的均匀性和成品性能。但原料分子量高，工艺加工难度也会增大，纺丝均匀性受到一定程度影响，较难保持热牵伸过程的稳定和提速，因此会影响生产效率。

而且超高分子量聚乙烯树脂因分子量大，大分子链较长，分子间的作用力越大，大分子间的相互缠结也越紧密，溶剂分子就较难渗入到超高分子量聚乙烯分子的内层。所以用传统的方法，提高原料树脂的分子量来提高成品纤维的性能，会产生纺丝溶液不均匀的现象，从而导致成品性能稳定性差等缺点。也或者采取降低固含量的措施，来降低纺丝溶液的粘度，弥补溶液不匀的缺陷，但会影响生产效率。

发明内容

本发明为解决现有技术中的上述问题，提出一种超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法，该制备方法可在不改变原料树脂分子量的前提下，既可实现超高分子量聚乙烯纤维产品高强高模的优异性能，又保证了成品性能的稳定性，而且可以不影响生产效率。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的第一个方面是提供一种超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，具体包括如下步骤：

1)将经DSC测试结晶度为≥60％、熔点≥145℃、堆积密度≤0.32g/cm³的超高分子量聚乙烯树脂粉料，与40℃条件下运动粘度≥60mm²/s的白矿油以及适量助剂充分混合；

2)将步骤1)制得的混合液投入溶胀釜中进行溶胀，溶胀分为两个阶段进行：一个为温度70～90℃段，另一个为温度90～115℃段；

3)将步骤2)溶胀后的混合液经由双螺杆溶解，挤出成型后过凝固浴，得到冻胶原丝；

4)将步骤3)制得的冻胶原丝再经萃取、干燥和多级热牵伸，制得超高分子量聚乙烯纤维。

进一步地，在所述的超高分子量聚乙烯纤维的制备方法中，所述步骤1)中超高分子量聚乙烯树脂粉料的平均分子量为≥400万；优选地，所述超高分子量聚乙烯树脂粉料的平均分子量为400～440万。

进一步地，在所述的超高分子量聚乙烯纤维的制备方法中，所述步骤1)中超高分子量聚乙烯树脂粉料的堆积密度≤0.32g/cm³，颗粒直径为≥250μm；优选地，所述超高分子量聚乙烯树脂粉料的堆积密度为0.20～0.26g/cm³，颗粒直径为250～350μm。

进一步地，在所述的超高分子量聚乙烯纤维的制备方法中，所述步骤1)超高分子量聚乙烯树脂粉料可以是球状、块状、柱状、串状等，也可以是多孔或空心状结构，优选多孔或空心状结构。

进一步地，在所述的超高分子量聚乙烯纤维的制备方法中，所述步骤1)中白油的平均分子量为480～550，运动粘度为(40℃)≥60mm²/s；优选地，白油的平均分子量为480～510，运动粘度为(40℃)68～100mm²/s。