CN101691673B - 超高分子量聚乙烯纤维的制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明主要公开一种超高分子量聚乙烯纤维的制备工艺，将超高分子量聚乙烯粉末和溶剂注入解缠釜，氮气保护下高剪切解除缠结，得均一乳液状混合液，通过储料罐，由螺杆挤出机形成透明均一的溶液，经过滤器、箱体到计量泵从喷丝孔喷出，入水浴后萃取干燥超倍拉伸。本发明主要在于螺杆挤出机前添加自动进料工序，由专用自动进料装置完成。该装置包括置料箱，箱体内具有进料管、浮环、渐进开关、气源、气动阀。料液进入置料箱内，导致浮环上升，浮环露置箱体外的端头触碰到渐进开关，渐进开关切断气源，气动阀关闭，从而控制进料管的关闭，停止进料；浮环松开渐进开关后，进料恢复。本发明可实现加料的精确控制，消除螺杆挤出机入口压力引起的偏差。

Description

超高分子量聚乙烯纤维的制备工艺

技术领域

本发明涉及高性能高分子材料的制备技术领域，特别是与一种具有自动进料系统的超高分子量聚乙烯纤维(以下简称UHMWPE)的制备工艺有关。

背景技术

超高相对分子质量聚乙烯纤维具有其他高性能纤维所无法比拟的力学性能。较低的密度、较高的断裂伸长率、比强度和比模量最大，这些性能超越了金属材料。更重要的是还有良好的能量吸收特性，最宜吸收低速的破片冲击能量，防弹性能最好，是一种理想的防弹材料。同时也广泛应用在保安和军事方面，是目前最好的缆绳材料和高技术军备材料。另外，UHMWPE纤维因具有质轻柔软、高强高模、抗紫外、耐冲击、耐海水腐蚀等优异性能，可被广泛用于防切割手套、防弹衣、防弹头盔等多种领域中。

为保证制得质量稳定的超高分子量聚乙烯纤维，生产过程中每一道环节的控制都很严谨，控制精度要求很高，有的工段温度相差1度，线速度相差0.1米/分，都会影响产品的质量，尤其是加料的稳定性和纤度的均一性密切相关。一般加料釜与螺杆挤出机入口管道连接，加料方式都用阀门控制流量，精度难以保证，而且螺杆挤出机入口压力随加料釜内料的多少而变化，引起螺杆挤出机内剪切的不稳定，容易产生质量骗差。

鉴于此，本发明人研制出一种带有自动进料系统的超高分子量聚乙烯纤维的制备工艺，本案由此产生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超高分子量聚乙烯纤维的制备工艺，实现自动进料，精确控制。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

超高分子量聚乙烯纤维的制备工艺，将超高分子量聚乙烯粉末和溶剂注入解缠釜内，在氮气保护下通过高剪切适度解除大分子间的缠结，形成均一乳液状混合液，然后乳液状混合液在常温下通过储料罐边搅拌边定量喂入螺杆挤出机形成透明均一的溶液，经过滤器、箱体到计量泵被计量后从喷丝孔喷出，然后入水浴经处理后萃取干燥超倍拉伸，得到高强度高模量的聚乙烯纤维。本发明的关键点在于在螺杆挤出机前添加了一道自动进料工序，该工序由专用的自动进料装置完成；自动进料装置中包括置料箱，箱体内具有进料管和浮环，另外还具有渐进开关、气源、气动阀；料液进入置料箱内，导致浮环上升，浮环露置箱体外的端头触碰到渐进开关，渐进开关切断气源，气动阀关闭，从而控制进料管的关闭，停止进料；浮环松开渐进开关后，进料恢复。

本发明还可以进一步完善：

在自动进料装置中还具有继电器，渐进开关通过继电器连接气源，继电器延迟切断时间，由此来调整料液的加入量。

所述的置料箱的箱体上还安装有玻璃视窗。

所述的浮环底部为浮体，端部为连接在浮体上的壁环，其厚度小于浮体，节省材料。

所述的箱体上还具有稳固壁环不移位的套件，壁环的上下浮动都位于套件内。

采用上述方案后，本发明可以实现加料的精确控制，提高了加料的稳定性，使得最终成品纤度均一性高。同时消除了螺杆入口压力，防止质量偏差。

通过采用继电器的延迟控制，还可以根据不同情况调整流量值比较佳是进料液位的高度控制在10厘米范围内波动。

另外，采用玻璃视窗便于直接观察箱体内部的情况。还有对浮体可以将其上面的端部制成比较薄的壁环，进一步节省成本。

附图说明

图1是本发明的自动进料装置结构剖面示意图；

具体实施方式

超高分子量聚乙烯纤维的制备工艺，将超高分子量聚乙烯粉末和溶剂白油注入解缠釜内，在氮气保护下通过高剪切适度解除大分子间的缠结，形成均一乳液状混合液，然后乳液状混合液在常温下通过储料罐，由自动进料装置喂入螺杆挤出机形成透明均一的溶液，经过滤器、箱体到计量泵被计量后从喷丝孔喷出，然后入水浴经处理后萃取干燥超超倍拉伸，得到高强度高模量的聚乙烯纤维。

本发明的主要关键点在于在螺杆挤出机前添加了一道自动进料工序，该工序由专用的自动进料装置完成。下面结合图1详细阐述该自动进料装置。

自动进料装置包括置料箱1，在置料箱1体内具有进料管2和浮环3，另外还具有渐进开关4、气源5、气动阀6。

浮环3分成浮体31和壁环32，浮体31套置在进料管2上，为了测量的精度高，浮体31的体积与箱体的内部大小和形状配套，这样可以保证料液进入置料箱1后，浮体31均匀上升，准确度高。

壁环32与浮体31连接，且外端露置在箱体外。壁环32的厚度可以加工的比较薄，节省材料，降低制作成本。同时，在箱体上设置有套件11，壁环32套置在套件11中，使得整个浮环3上下运动时，水平方向不移位。

置料箱1外的上面安装有支架7，渐进开关4安装在支架7上。当浮环3被料液托起一定高度时，其外端的壁环32会触碰到渐进开关4。浮环3下降时，脱离渐进开关4。

渐进开关4是控制气源5和气动阀6通断的部件，当渐进开关4被按下时，切断气源5，则气动阀6关闭，从而停止向进料管2进料。当渐进开关4恢复，则气源5接通，气动阀6又恢复工作，继续向进料管2进料。

另外，在自动进料装置中还可以配有继电器(图中未示出)，渐进开关4通过继电器连接气源5，继电器延迟气源5的切断时间，由此来调整料液的加入量。通过延迟控制，还可以根据不同情况调整加入的料液量。一般来说，进料液位的高度控制在10厘米范围内波动。

本发明可以实现超高分子量聚乙烯纤维制备过程中，对加料的精确控制，提高了加料的稳定性，使得最终成品使得纤度均一性高。同时消除了螺杆挤出机入口压力，防止质量偏差。

Claims (5)

1.超高分子量聚乙烯纤维的制备工艺，将超高分子量聚乙烯粉末和溶剂注入解缠釜内，在氮气保护下通过高剪切适度解除大分子间的缠结，形成均一乳液状混合液，常温下通过储料罐，由螺杆挤出机形成透明均一的溶液，经过滤器、箱体到计量泵被计量后从喷丝孔喷出，然后入水浴经处理后萃取干燥超倍拉伸，得到高强度高模量的聚乙烯纤维，其特征在于：在螺杆挤出机前添加了一道自动进料工序，该工序由专用的自动进料装置完成；自动进料装置中包括置料箱，箱体内具有进料管和浮环，另外还具有渐进开关、气源、气动阀；料液进入置料箱内，导致浮环上升，浮环露置箱体外的端头触碰到渐进开关，渐进开关切断气源，气动阀关闭，从而控制进料管的关闭，停止进料；浮环松开渐进开关后，进料恢复。

2.如权利要求1所述的超高分子量聚乙烯纤维的制备工艺，其特征在于：在自动进料装置中还具有继电器，渐进开关通过继电器连接气源，继电器延迟切断时间，由此来调整料液的加入量。

3.如权利要求1或2所述的超高分子量聚乙烯纤维的制备工艺，其特征在于：所述的置料箱的箱体上还安装有玻璃视窗。

4.如权利要求3所述的超高分子量聚乙烯纤维的制备工艺，其特征在于：所述的浮环底部为浮体，端部为连接在浮体上的壁环，其厚度小于浮体。

5.如权利要求4所述的超高分子量聚乙烯纤维的制备工艺，其特征在于：所述的箱体上还具有稳固壁环不移位的套件，壁环的上下浮动都位于套件内。