CN102154749A - 一种粗旦超高分子量聚乙烯纤维纱的制备方法 - Google Patents

一种粗旦超高分子量聚乙烯纤维纱的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102154749A
CN102154749A CN2011101003164A CN201110100316A CN102154749A CN 102154749 A CN102154749 A CN 102154749A CN 2011101003164 A CN2011101003164 A CN 2011101003164A CN 201110100316 A CN201110100316 A CN 201110100316A CN 102154749 A CN102154749 A CN 102154749A
Authority
CN
China
Prior art keywords
molecular weight
preparation
fiber
weight polyethylene
superhigh molecular
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2011101003164A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102154749B (zh
Inventor
胡祖明
于俊荣
陈蕾
诸静
潘婉莲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Donghua University
Original Assignee
Donghua University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Donghua University filed Critical Donghua University
Priority to CN2011101003164A priority Critical patent/CN102154749B/zh
Publication of CN102154749A publication Critical patent/CN102154749A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102154749B publication Critical patent/CN102154749B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D07—ROPES; CABLES OTHER THAN ELECTRIC
    • D07B—ROPES OR CABLES IN GENERAL
    • D07B1/00—Constructional features of ropes or cables
    • D07B1/02—Ropes built-up from fibrous or filamentary material, e.g. of vegetable origin, of animal origin, regenerated cellulose, plastics
    • D07B1/025—Ropes built-up from fibrous or filamentary material, e.g. of vegetable origin, of animal origin, regenerated cellulose, plastics comprising high modulus, or high tenacity, polymer filaments or fibres, e.g. liquid-crystal polymers
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D07—ROPES; CABLES OTHER THAN ELECTRIC
    • D07B—ROPES OR CABLES IN GENERAL
    • D07B2205/00—Rope or cable materials
    • D07B2205/20—Organic high polymers
    • D07B2205/201—Polyolefins
    • D07B2205/2014—High performance polyolefins, e.g. Dyneema or Spectra

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)
  • Ropes Or Cables (AREA)

Abstract

本发明涉及一种粗旦超高分子量聚乙烯纤维纱的制备方法，包括：将聚乙烯溶液经由喷丝板喷出后进入-10℃～15℃的凝固浴中骤冷成冻胶纤维，其中所述的喷丝板包含20～50组喷丝孔，每组喷丝孔由15～35个直径为0.7～1.0mm的喷丝孔组成；然后将所述的冻胶纤维经萃取干燥及后续热拉伸，即得。本发明的操作简单，对设备的要求低；制备的粗旦超高分子量聚乙烯纤维纱的单纤维直径为0.1～0.3mm，该纤维纱的强度大，适用于制作高强绳索。

Description

一种粗旦超高分子量聚乙烯纤维纱的制备方法
技术领域
本发明属于聚乙烯纤维的制备领域领域，特别涉及一种粗旦超高分子量聚乙烯纤维纱的制备方法。
背景技术
超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维，是继碳纤维和芳纶之后出现的世界第三代特种纤维，它以分子量在100万以上的聚乙烯为原料，经冻胶纺丝-超倍拉伸的方法制备而成。UHMWPE纤维是目前已工业化纤维材料中比强度和比模量最高的纤维，在同等重量的情况下，其强度相当于优质钢丝的15倍。UHMWPE纤维还具有优异的耐化学性和耐侯性、高能量吸收性、低导电性、可透过x-射线及一定的防水性等特性。出色的性能，使其在军事、航天航海工程和高性能、轻质复合材料及运动器械等领域有着广阔的应用前景。如用作防护材料的防弹衣、防弹头盔、雷达防护罩、导弹罩、防弹装甲、防刺服及防切割手套等；用作高强绳索的大型船舶缆绳、降落伞绳、布雷绳、登山绳等；制作复合材料应用于坦克内附壁缓冲材料、雷达天线罩、大型储藏罐等；用作运动器械的弓弦、帆布、雪橇等，作为光缆补强材料、钓鱼线及渔网等。
随着水产科学技术的发展，对渔用纤维、绳索材料的性能，尤其是力学强度有了更高的要求。高强度的纤维、绳索材料对减少网具材料用量、节约原材料、降低拖网的作业阻力以及网箱、围拦网的水动阻力，提高网具的滤水性能，提高渔业生产效率、渔获质量和降低生产成本具有极其重要的作用。UHMWPE纤维具有轻质高强、使用周期长、耐磨、耐湿、断裂伸长大等特性，而普遍用于负力绳索、重载绳索、救捞绳、拖拽绳、帆船索和钓鱼线等。特别指出的是，UHMWPE纤维具有比水还轻的比重以及优异的耐化学性、耐侯性、防水性等特性，使UHMWPE纤维绳索相对其他绳索而言具有明显的优势。
自上世纪80年代后期荷兰DSM公司开发成功UHMWPE纤维以来，为高性能渔用纤维材料的发展提供了坚实的材料基础。与芳纶纤维制成的绳索相比，其直径减少12％，重量减轻52％，而强度提高10％。UHMWPE纤维绳索在自重下的断裂长度比芳纶绳索大，比钢索要大得多。该绳索用于超级油轮、海洋操作平台、灯塔等的固定锚绳，解决了以往使用钢缆遇到的锈蚀和尼龙、聚酯缆绳遇到的腐蚀、水解、紫外降解等引起缆绳强度降低和断裂，需经常进行更换的问题。在航空航天领域，该绳索已用于航天飞机着陆的减速降落伞飞机上悬吊重物的绳索，高空气球的基材和吊索等。在渔业工程领域，用UHMWPE纤维加工成渔网重量比普通聚乙烯纤维渔网轻50％以上，或同样重量的纤维可制造更大尺寸的网具，进行捕捞作业时，可增加捕捞量且减轻网重，可减少拖网的水阻，由此能提高拖速和降低渔船的能耗。国际渔业上已将UHMWPE纤维编织成不同纤度的绳索，逐步取代传统的钢缆绳和合成纤维绳索，其发展速度异常迅速；欧美、日本等许多国家已用它装配渔船和海水养殖工程，并取得较好的回报。此外，UHMWPE纤维在制作高档钓鱼线和球拍弦方面也具有明显的优势。随着大型远洋中层拖网、金枪鱼延绳钓、金枪鱼围网及深水抗风浪网箱等现代渔业的发展，UHMWPE纤维在我国渔业中也将会逐步得到推广应用。
UHMWPE纤维通常是采用冻胶纺丝-超拉伸工艺制备而成的。周成程在CN101575742A中公布了一种超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，制成UHMWPE纤维束中单纤维的纤度均为0.5～15旦，纤维直径为0.008～0.05mm。如孙玉山等在CN1400342A中公布了一种高强聚乙烯纤维的制造方法及纤维，制得的UHMWPE纤维中单纤维纤度为0.5～4.2旦。任意等在CN101230499A中公布了一种有颜色的高强聚乙烯纤维及其制造方法，制备的纤维适用于绳索、渔网及复合材料等领域，但制得纤维中单纤维纤度为4～15旦。
由上得知，现有UHMWPE纤维纱中单纤维纤度较低，只有0.5～15旦左右，即使专用于绳索的UHMWPE纤维，其单纤维的纤度也仅为4～15旦，单纤维断裂强力仅为1～4.5牛顿左右，在绳索使用过程中的摩擦或刮擦极易导致绳索内单纤维断裂，出现绳索磨毛现象，在水下作业时水下微生物较易附着在绳索毛丝部位，会进一步降低绳索寿命。另外，高强纤维绳索的强度除了与纤维本身的强度有关系外，还与纤维纱中单纤维的纤度大小有关。一般来说，纤度大有利于强度利用率的发挥。因此，为制得高强度的纤维绳索，需制备单纤维纤度尽可能大的纤维纱。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种粗旦超高分子量聚乙烯纤维纱的制备方法，该方法操作简单，对设备的要求低；制备的粗旦超高分子量聚乙烯纤维纱的单纤维直径为0.1～0.3mm，该纤维纱的强度大，适用于制作高强绳索。
本发明的一种粗旦超高分子量聚乙烯纤维纱的制备方法，包括：
将聚乙烯溶液经由一组喷丝板喷出后进入-10℃～15℃的凝固浴中骤冷成冻胶纤维，然后将所述的冻胶纤维经萃取干燥及后续热拉伸，即得超高分子量聚乙烯纤维纱；其中所述的喷丝板包含20～50组喷丝孔，每组喷丝孔由15～35个直径为0.7-1.0mm的喷丝孔组成。
所述的聚乙烯溶液的浓度为8～16wt％，其中聚乙烯的重均分子量为300～500万。
所述的喷丝板中每组喷丝孔共用一个导孔，每组内喷丝孔间边缘间距为0.1～0.15mm，喷丝孔长径比为5/1～10/1，各组喷丝孔外缘间距为2.8～5mm。
所述的喷出速度为1～5米/分，其中所采用的喷头拉伸为1～5倍。
所述的凝固浴为含有25～35wt％乙二醇或二甘醇的水溶液。
所述的热拉伸为在100～150℃的温度下进行2～4级的热拉伸，总拉伸倍数为30～50倍。
所得的聚乙烯纤维纱由20～50根直径约为0.1～0.3mm的纤维组成，纤维纱强度为15～30cN/dtex。
有益效果
(1)本发明的方法操作简单，对设备的要求低。
(2)本发明所制备的粗旦超高分子量聚乙烯纤维纱的单纤维直径为0.1～0.3mm，该纤维纱的强度大，为15-30cN/dtex，适用于制作高强绳索。
附图说明
图1为本发明的喷丝板相邻各组排布示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
将重均分子量为450万的聚乙烯粉末，制成聚乙烯重量百分数为9％的纺丝溶液，计量后经喷丝孔直径为0.7mm的50组35孔的喷丝板以5米/分的速度喷出，喷头拉伸倍数为2.2倍，进入温度为-5～-1℃的含35％乙二醇的水溶液中骤冷成冻胶纤维，然后经萃取干燥后，在100～105℃下进行总倍数为50倍的热拉伸，制得的聚乙烯纤维纱由50根直径为0.12mm的纤维组成，纤维纱强度为28.2cN/dtex。
实施例2
将重均分子量为380万的聚乙烯粉末，制成聚乙烯重量百分数为12％的纺丝溶液，计量后经喷丝孔直径为0.9mm的40组19孔的喷丝板以2米/分的速度喷出，喷头拉伸倍数为3.5倍，进入温度为-1～5℃的含35％乙二醇的水溶液中骤冷成冻胶纤维，然后经萃取干燥后，在120～125℃下进行总倍数为40倍的热拉伸，制得的聚乙烯纤维纱由40根直径为0.13mm的纤维组成，纤维纱强度为25.3cN/dtex。
实施例3
将重均分子量为450万的聚乙烯粉末，制成聚乙烯重量百分数为14％的纺丝溶液，计量后经喷丝孔直径为0.9mm的48组23孔的喷丝板以1.5米/分的速度喷出，喷头拉伸倍数为5.0倍，进入温度为5～15℃的含25％二甘醇的水溶液中骤冷成冻胶纤维，然后经萃取干燥后，在130～140℃下进行总倍数为35倍的热拉伸，制得的聚乙烯纤维纱由48根直径为0.2mm的纤维组成，纤维纱强度为22.5cN/dtex。
实施例4
将重均分子量为300万的聚乙烯粉末，制成聚乙烯重量百分数为16％的纺丝溶液，计量后经喷丝孔直径为1.0mm的20组15孔的喷丝板以1.2米/分的速度喷出，喷头拉伸倍数为1.2倍，进入温度为-10～-5℃的含35％乙二醇的水溶液中骤冷成冻胶纤维，然后经萃取干燥后，在145～150℃下进行总倍数为30倍的热拉伸，制得的聚乙烯纤维纱由50根直径为0.28mm的纤维组成，纤维纱强度为19.5cN/dtex。

Claims (7)

1.一种粗旦超高分子量聚乙烯纤维纱的制备方法，包括：
将聚乙烯溶液经由一组喷丝板喷出后进入-10℃～15℃的凝固浴中骤冷成冻胶纤维，然后将所述的冻胶纤维经萃取干燥及后续热拉伸，即得超高分子量聚乙烯纤维纱；其中所述的喷丝板包含20～50组喷丝孔，每组喷丝孔由15～35个直径为0.7-1.0mm的喷丝孔组成。
2.根据权利要求1所述的一种粗旦超高分子量聚乙烯纤维纱的制备方法，其特征在于：所述的聚乙烯溶液的浓度为8～16wt％，其中聚乙烯的重均分子量为300～500万。
3.根据权利要求1所述的一种粗旦超高分子量聚乙烯纤维纱的制备方法，其特征在于：所述的喷丝板中每组喷丝孔共用一个导孔，每组内喷丝孔间边缘间距为0.1～0.15mm，喷丝孔长径比为5/1～10/1，各组喷丝孔外缘间距为2.8～5mm。
4.根据权利要求1所述的一种粗旦超高分子量聚乙烯纤维纱的制备方法，其特征在于：所述的喷出速度为1～5米/分，其中所采用的喷头拉伸为1～5倍。
5.根据权利要求1所述的一种粗旦超高分子量聚乙烯纤维纱的制备方法，其特征在于：所述的凝固浴为含有25～35wt％乙二醇或二甘醇的水溶液。
6.根据权利要求1所述的一种粗旦超高分子量聚乙烯纤维纱的制备方法，其特征在于：所述的热拉伸为在100～150℃的温度下进行2～4级的热拉伸，总拉伸倍数为30～50倍。
7.根据权利要求1所述的一种粗旦超高分子量聚乙烯纤维纱的制备方法，其特征在于：所得的聚乙烯纤维纱由20～50根直径为0.1～0.3mm的纤维组成，纤维纱强度为15～30cN/dtex。
CN2011101003164A 2011-04-20 2011-04-20 一种粗旦超高分子量聚乙烯纤维纱的制备方法 Active CN102154749B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011101003164A CN102154749B (zh) 2011-04-20 2011-04-20 一种粗旦超高分子量聚乙烯纤维纱的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011101003164A CN102154749B (zh) 2011-04-20 2011-04-20 一种粗旦超高分子量聚乙烯纤维纱的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102154749A true CN102154749A (zh) 2011-08-17
CN102154749B CN102154749B (zh) 2013-01-02

Family

ID=44436408

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011101003164A Active CN102154749B (zh) 2011-04-20 2011-04-20 一种粗旦超高分子量聚乙烯纤维纱的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102154749B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103998661A (zh) * 2011-12-14 2014-08-20 帝斯曼知识产权资产管理有限公司 超高分子量聚乙烯复丝纱线
CN105369416A (zh) * 2015-10-09 2016-03-02 江苏工程职业技术学院 一种超高分子量聚乙烯短纤纯纺纱的生产方法
CN105525379A (zh) * 2014-09-28 2016-04-27 九力绳缆有限公司 一种高性能聚乙烯纤维及其在抗切割绳索上的应用
WO2022083740A1 (zh) * 2020-10-23 2022-04-28 中国石油化工股份有限公司 一种纤维纺丝方法和纺丝纤维及其应用

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1888153A (zh) * 2006-07-18 2007-01-03 东华大学 一种中空高强高模聚乙烯纤维的制备方法
CN1995496A (zh) * 2006-12-22 2007-07-11 中纺投资发展股份有限公司 超高分子量聚乙烯冻胶法连续直纺细旦丝生产方法
CN101205637A (zh) * 2006-12-18 2008-06-25 胡盼盼 高强高模超高分子量聚乙烯扁平纤维制备方法
CN101255610A (zh) * 2007-07-19 2008-09-03 东华大学 冻胶纺超高分子质量聚丙烯纤维的制备及应用
CN101289765A (zh) * 2008-04-02 2008-10-22 东华大学 一种中空超高相对分子质量聚乙烯纤维的制备方法
CN101519810A (zh) * 2004-01-01 2009-09-02 帝斯曼知识产权资产管理有限公司 用于制备高性能聚乙烯多丝纱线的方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101519810A (zh) * 2004-01-01 2009-09-02 帝斯曼知识产权资产管理有限公司 用于制备高性能聚乙烯多丝纱线的方法
CN1888153A (zh) * 2006-07-18 2007-01-03 东华大学 一种中空高强高模聚乙烯纤维的制备方法
CN101205637A (zh) * 2006-12-18 2008-06-25 胡盼盼 高强高模超高分子量聚乙烯扁平纤维制备方法
CN1995496A (zh) * 2006-12-22 2007-07-11 中纺投资发展股份有限公司 超高分子量聚乙烯冻胶法连续直纺细旦丝生产方法
CN101255610A (zh) * 2007-07-19 2008-09-03 东华大学 冻胶纺超高分子质量聚丙烯纤维的制备及应用
CN101289765A (zh) * 2008-04-02 2008-10-22 东华大学 一种中空超高相对分子质量聚乙烯纤维的制备方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103998661A (zh) * 2011-12-14 2014-08-20 帝斯曼知识产权资产管理有限公司 超高分子量聚乙烯复丝纱线
CN103998661B (zh) * 2011-12-14 2018-10-19 帝斯曼知识产权资产管理有限公司 超高分子量聚乙烯复丝纱线
CN105525379A (zh) * 2014-09-28 2016-04-27 九力绳缆有限公司 一种高性能聚乙烯纤维及其在抗切割绳索上的应用
CN105369416A (zh) * 2015-10-09 2016-03-02 江苏工程职业技术学院 一种超高分子量聚乙烯短纤纯纺纱的生产方法
WO2022083740A1 (zh) * 2020-10-23 2022-04-28 中国石油化工股份有限公司 一种纤维纺丝方法和纺丝纤维及其应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN102154749B (zh) 2013-01-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5244922B2 (ja) 強度が１０−５０ｇ／ｄの高強度ポリエチレン繊維およびその製造方法
CN102154749B (zh) 一种粗旦超高分子量聚乙烯纤维纱的制备方法
CN110016758A (zh) 一种高强、低延伸且耐弯曲疲劳的帆船绳及其制作方法
CN101886298B (zh) 一种超高分子量聚乙烯单丝的制备方法
CN102797089A (zh) 单丝状超高分子量聚乙烯纤维及其连续制备方法
CN107313124A (zh) 超短纤增强超高分子量聚乙烯复合纤维及其制造方法
KR20210136853A (ko) 반잠수식 양식 플랫폼용 원뿔대형 측망의 제조 방법
CN110485186A (zh) 一种用于码头停靠的弹性系泊绳缆及其制备方法
CN100422399C (zh) 超高强度、超高模量聚乙烯纤维的纺制方法
CN108950854A (zh) 一种高强耐磨型聚酰亚胺纤维绳带及其制备方法
CN104711694A (zh) 一种超高分子量聚乙烯纤维高效生产方法
CN201250356Y (zh) 一种高强度网具用聚乙烯编织绳
CN113502555A (zh) 一种强力大于39cN/dtex超高分子量聚乙烯纤维的制备方法
CN105133177A (zh) 超高分子聚乙烯短纤纱高性能安全绳索的生产工艺
CN101666014B (zh) 养殖网箱或捕捞渔具用抗回转高强网纲制造方法
CN104846451B (zh) 一种直接制备超高分子量聚乙烯纤维的方法
CN102418234A (zh) 一种拖网渔具或养殖网箱用混合编线生产方法
CN205199130U (zh) 碳纤维填料
CN101701426B (zh) 一种复合绳索的制备方法及其在体育运动中的应用
CN111455592A (zh) 一种大力马钓鱼线的染色工艺
CN106995940B (zh) 一种超高分子量聚乙烯纤维冻胶丝的落丝方法
CN106782850A (zh) 一种架空导线用碳纤维复合材料芯棒及其加工方法
CN202865476U (zh) 单丝状超高分子量聚乙烯纤维
CN113026401B (zh) 一种超高分子量聚乙烯膜复合ptfe膜后加捻的方法及使用该方法制成的线绳
CN205603763U (zh) 用于改性超高分子量聚乙烯纤维的网络丝装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant