CN101718003A - 超高分子量聚乙烯有色细旦纤维的生产方法 - Google Patents

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本发明公开了一种超高分子量聚乙烯有色细旦纤维的生产方法，涉及高分子材料技术领域，包括以下步骤：将超高分子量聚乙烯粉末和溶剂按比例注入解缠釜内，在溶剂中高剪切使超高分子量聚乙烯大分子之间适度解缠，形成均一乳液状混和液，然后利用混合技术将含有纳米级的无毒、无害颜料颗粒制成的乳液均匀连续地添加到乳液状混和液中，进行进一步剪切，最后乳液状混和液通过储料罐边搅拌边定量喂入螺杆挤出机挤出纺丝。本发明操作简单，且纤维色泽鲜艳而且色泽不会随产品的洗涤、日晒而变色。这种纤维不仅具有常规高强高模聚乙烯纤维的优异品质，而且克服了后整理过程中的废液排放等问题，实现了原材料环保、生产过程环保，产品环保。

Description

超高分子量聚乙烯有色细旦纤维的生产方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，特别是涉及一种超高分子量聚乙烯有色细旦纤维的生产方法。
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，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，超高相对分子质量聚乙烯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，除此之外，超高分子量聚乙稀纤维在民用工业领域作为抗冲击、减震材料及高性能轻质复合材料也有着广阔的应用前景。
高强高模聚乙烯纤维由于分子量极高，主链结合好，取向度、结晶度高，因此它的比强度是当今所有纤维之最.聚乙烯具有亚甲基(-CH2-CH2-)相连的大分子链的化学结构，超高分子量聚乙稀存在有大量无规线团的非晶区和折叠链的晶体结构。在超倍牵伸时，其大分子链的高度取向、使晶区及非晶区的大分子充分伸展，形成了高度结晶的伸直链超分子结构。这样的超分子结构决定了高强聚乙烯纤维的优越性能。同时它的分子无极性及结晶规整度使染料分子难以切入其中，纤维染色困难，目前生产的多是原色纤维。若在超高分子量聚乙烯粉末内直接混入无机颜料添加剂，颜料易团聚分散性差易造成染色不匀.做成产品后再染色由于聚乙稀的化学惰性色老度不高.
有基于此，本案应运而生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超高分子量聚乙烯有色细旦纤维的生产方法。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为，一种超高分子量聚乙烯有色细旦纤维的生产方法，包括以下步骤：将超高分子量聚乙烯粉末和溶剂按比例注入解缠釜内，在溶剂中高剪切使超高分子量聚乙烯大分子之间适度解缠，形成均一乳液状混和液(1)，然后利用混合技术将含有纳米级的无毒、无害颜料颗粒制成的乳液(2)均匀连续地添加到乳液状混和液(1)中，进行进一步剪切，最后乳液状混和液通过储料罐边搅拌边定量喂入螺杆挤出机挤出纺丝。
本发明的进一步设置如下：
将超高分子量聚乙烯粉末，溶剂白油在室温按公称浓度(重量)4％～15％分别注入解缠釜内，在氮气保护下通过高剪切适度解除大分子间的缠结，剪切时间5～20分钟，剪切速度1000～3500秒-1，形成均一乳液状混合液，在均一乳液状混合液中按聚乙烯重量百分比0.2～5％均匀、连续加入纳米级无毒有色颜料制成的乳液，并进行进一步剪切，然后将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挤出纺丝，然后入水浴经处理后萃取干燥超超倍拉伸，拉伸总倍数为40，得到纤度≤2.5D的超高分子量聚乙烯有色细旦纤维。
本发明的有益效果如下：本发明不但操作简单，省时省力省成本，其特点是，纤维色泽鲜艳而且色泽不会随产品的洗涤、日晒而变色。这种纤维不仅具有常规高强高模聚乙烯纤维的优异品质，而且克服了后整理过程中的废液排放等问题，实现了原材料环保、生产过程环保，产品环保。
以下结合具体实施方式对本发明作进一步说明。
具体实施方式
实施例1、制备2D/164F的超高分子量聚乙烯有色细旦纤维
将超高分子量聚乙烯粉末(相对平均分子质量为450万)，溶剂白油在室温按公称浓度4％(重量)分别注入解缠釜内，在氮气保护下通过高剪切适度解除大分子间的缠结，剪切时间5分钟，剪切速度1000秒-1，形成均一乳液状混合液，在均一乳液状混合液中按聚乙烯重量百分比0.2％均匀、连续加入纳米级无毒有色颜料制成的乳液，并进行进一步剪切，然后将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挤出纺丝，挤出机直径25，L/D为34，挤出机转速15rpm，挤出物经过滤器、箱体到计量泵被计量后从喷丝板喷出，喷丝板为164f，然后入水浴经处理后萃取干燥超超倍拉伸，拉伸总倍数为40，得到2D的超高分子量聚乙烯有色细旦纤维。
实施例2、制备2.5D/164F的超高分子量聚乙烯有色细旦纤维
将超高分子量聚乙烯粉末(相对平均分子质量为450万)，溶剂白油在室温按公称浓度15％(重量)分别注入解缠釜内，在氮气保护下通过高剪切适度解除大分子间的缠结，剪切时间20分钟，剪切速度3500秒-1，形成均一乳液状混合液，在均一乳液状混合液中按聚乙烯重量百分比5％均匀、连续加入纳米级无毒有色颜料制成的乳液，并进行进一步剪切，然后将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挤出纺丝，挤出机直径25，L/D为34，挤出机转速50rpm，挤出物经过滤器、箱体到计量泵被计量后从喷丝板喷出，喷丝板为164f，然后入水浴经处理后萃取干燥超超倍拉伸，拉伸总倍数为40，得到2.5D的超高分子量聚乙烯有色细旦纤维。
实施例3、制备2.5D/164F的超高分子量聚乙烯有色细旦纤维
将超高分子量聚乙烯粉末(相对平均分子质量为450万)，溶剂白油在室温按公称浓度10％(重量)分别注入解缠釜内，在氮气保护下通过高剪切适度解除大分子间的缠结，剪切时间15分钟，剪切速度2500秒-1，形成均一乳液状混合液，在均一乳液状混合液中按聚乙烯重量百分比2％均匀、连续加入纳米级无毒有色颜料制成的乳液，并进行进一步剪切，然后将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挤出纺丝，挤出机直径25，L/D为34，挤出机转速35rpm，挤出物经过滤器、箱体到计量泵被计量后从喷丝板喷出，喷丝板为164f，然后入水浴经处理后萃取干燥超超倍拉伸，拉伸总倍数为40，得到2.5D的超高分子量聚乙烯有色细旦纤维。
本发明采用上述方法制备超高分子量聚乙烯有色细旦纤维，具有以下突出效果：
1、采用凝胶纺丝法纺丝，可使普通柔性链成纤高聚物，获得纤度≤2.5D的超高分子量聚乙烯有色细旦纤维；
2、纳米级颜料改性，高剪切适度解除大分子间的缠结后，与纳米级颜料均匀混合，制备的纤维色泽鲜艳而且色泽不会随产品的洗涤、日晒而变色；解决了原有超高分子量聚乙烯粉末内直接混入无机颜料添加剂，颜料易团聚分散性差易造成染色不匀.做成产品后再染色由于聚乙稀的化学惰性色老度不高的问题.
3、本发明生产的超高分子量聚乙烯有色细旦纤维，这种纤维不仅具有常规高强高模聚乙烯纤维的优异品质，而且克服了后整理过程中的废液排放等问题，实现了原材料环保、生产过程环保，产品环保。

Claims (5)

1.一种超高分子量聚乙烯有色细旦纤维的生产方法，包括以下步骤：将超高分子量聚乙烯粉末和溶剂按比例注入解缠釜内，在溶剂中高剪切使超高分子量聚乙烯大分子之间适度解缠，形成均一乳液状混和液，然后利用混合技术将含有纳米级的无毒、无害颜料颗粒制成的乳液均匀连续地添加到乳液状混和液中，进行进一步剪切，最后乳液状混和液通过储料罐边搅拌边定量喂入螺杆挤出机挤出纺丝。
2.根据权利要求1所述的一种超高分子量聚乙烯有色细旦纤维的生产方法，其特征在于：将超高分子量聚乙烯粉末，溶剂白油在室温按公称浓度(重量)4％～15％分别注入解缠釜内，在氮气保护下通过高剪切适度解除大分子间的缠结，剪切时间5～20分钟，剪切速度1000～3500秒-1，形成均一乳液状混合液，在均一乳液状混合液中按聚乙烯重量百分比0.2～5％均匀、连续加入纳米级无毒有色颜料制成的乳液，并进行进一步剪切，然后将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挤出纺丝，然后入水浴经处理后萃取干燥超超倍拉伸，拉伸总倍数为40，得到纤度≤2.5D的超高分子量聚乙烯有色细旦纤维。
3.根据权利要求2所述的一种超高分子量聚乙烯有色细旦纤维的生产方法，其特征在于：将超高分子量聚乙烯粉末，溶剂白油在室温按公称浓度4％(重量)分别注入解缠釜内，在氮气保护下通过高剪切适度解除大分子间的缠结，剪切时间5分钟，剪切速度1000秒-1，形成均一乳液状混合液，在均一乳液状混合液中按聚乙烯重量百分比0.2％均匀、连续加入纳米级无毒有色颜料制成的乳液，并进行进一步剪切，然后将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挤出纺丝，然后入水浴经处理后萃取干燥超超倍拉伸，拉伸总倍数为40，得到2D的超高分子量聚乙烯有色细旦纤维。
4.根据权利要求2所述的一种超高分子量聚乙烯有色细旦纤维的生产方法，其特征在于：将超高分子量聚乙烯粉末，溶剂白油在室温按公称浓度15％(重量)分别注入解缠釜内，在氮气保护下通过高剪切适度解除大分子间的缠结，剪切时间20分钟，剪切速度3500秒-1，形成均一乳液状混合液，在均一乳液状混合液中按聚乙烯重量百分比5％均匀、连续加入纳米级无毒有色颜料制成的乳液，并进行进一步剪切，然后将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挤出纺丝，然后入水浴经处理后萃取干燥超超倍拉伸，拉伸总倍数为40，得到2.5D的超高分子量聚乙烯有色细旦纤维。
5.根据权利要求2所述的一种超高分子量聚乙烯有色细旦纤维的生产方法，其特征在于：将超高分子量聚乙烯粉末，溶剂白油在室温按公称浓度10％(重量)分别注入解缠釜内，在氮气保护下通过高剪切适度解除大分子间的缠结，剪切时间15分钟，剪切速度2500秒-1，形成均一乳液状混合液，在均一乳液状混合液中按聚乙烯重量百分比2％均匀、连续加入纳米级无毒有色颜料制成的乳液，并进行进一步剪切，然后将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挤出纺丝，然后入水浴经处理后萃取干燥超超倍拉伸，拉伸总倍数为40，得到2.5D的超高分子量聚乙烯有色细旦纤维。
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