CN106245136A - 一种有色超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种有色超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法。所述的有色超高分子量聚乙烯纤维，其特征在于，含有粘均分子量介于100万‑1000万的超高分子量聚乙烯和着色体系，其中着色体系的含量以超高分子量聚乙烯重量计为0.1～10wt％；所述的着色体系为包覆染料和包覆颜料中的至少一种；其中，包覆染料包含包覆物和分散型染料，包覆物与分散型染料重量之比介于10∶90～80∶20之间；包覆颜料包含包覆物和颜料，包覆物与颜料重量之比介于10∶90～80∶20之间。本发明的制备方法为将包覆染料、颜料加入到纺丝原液通过原液着色制备有色超高分子量聚乙烯纤维。通过本法制得的有色纤维着色均匀，在保持纤维优异的机械强度同时赋予纤维优异的色均匀度和色牢度。

Description

一种有色超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法
技术领域
本发明属于高性能纤维领域，涉及一种有色超高分子量聚乙烯纤维。具体来说，本发明涉及一种含有超高分子量聚乙烯的高性能有色纤维及其制备方法。
背景技术
超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维是分子量大于100万的线型结构聚乙烯的纤维，是世界上继碳纤维、芳纶纤维之后出现的第三代高强、高模、高性能特种纤维。虽然UHMWPE纤维与普通聚乙烯纤维的主链结构相同，但是极高的分子量赋予了UHMWPE纤维稳定性好，耐磨擦，耐切割，耐化学腐蚀，高结晶度，高防水性，抗冲击以及表面光滑，质轻、柔软等优良特性，其产品广泛应用于防弹、防刺等轻质高强类国防军需装备，以及航空航天、海洋产业、运动器材、建筑加固等领域。
近年来随着应用领域的拓宽，特别是超高分子量聚乙烯纤维具有特殊凉感特性发现之后，其在床上用品、运动服装等民用领域的应用有快速扩展的趋势。在这种背景下，市场对有色UHMWPE纤维的需求日益提升，但是由于UHMWPE纤维的非极性分子结构及高结晶度的特性，常规纤维染色方法对UHMWPE纤维都不适用，导致色彩制约问题日益突出，UHMWPE纤维的着色成为重要课题。
迄今为止，已有许多专利涉及到UHMWPE纤维的着色技术。中国专利CN201410244193、CN201310744307、CN201210556017、CN201210555769、CN201210367822、CN201180004869等公开了UHMWPE纤维的各种染色方法，虽然也能得到有色纤维，但由于UHMWPE的高对称的非极性分子结构、超高的结晶度和较低的耐热温度导致的较低染色温度，因而染色纤维的鲜艳度、色差和色牢度等方面还远远满足不了市场的要求。
原液着色法是目前UHMWPE纤维着色最受关注的方法。CN201210404340和CN201210034692以高密度聚乙烯树脂为主体，与有机颜料色粉混合，制备有色树脂混合料，然后对其进行熔融挤压，制成色母粒，再将色母粒磨成均匀粉状，即得UHMWPE纺 丝专用色母粒，加入超高分子量聚乙烯纺丝液进行后续纺丝获得有色UHMWPE纤维。该方法一则工艺冗长，制作成本高；二则要导入高密度聚乙烯，对最终纤维的力学性能等带来不良影响。CN201410105503将颜料与低分子量聚乙烯混合后，直接加入到主双螺杆制备的UHMWPE溶液中进行凝胶纺丝制备有色纤维，该方法虽然工艺有所简化，但在流经喷丝孔时，由于其颜料体系黏度较低，故自发性向纤维表面迁移，形成颜料含量由纤维表面向中心递减的梯度结构的凝胶纤维，再经后续处理得到颜料含量梯度分布的成品纤维。CN201110090622将纳米级有机杂环颜料与UHMWPE粉末混合，经加工得到有色纺丝原液，再进行后续热拉伸等步骤可得到有色UHMWPE纤维。纳米级有机杂环颜料的主要风险为团聚和迁移，这可能会对色均匀度和色牢度产生不利影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种有色超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法，该有色纤维在具有高强高模的同时，还具有颜色鲜艳、色差小、色牢度高的特性；其制备工艺简单、着色过程不对环境产生污染。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种有色超高分子量聚乙烯纤维，其特征在于，含有粘均分子量介于100万-1000万的超高分子量聚乙烯和着色体系，其中着色体系的含量以超高分子量聚乙烯重量计为0.1～10wt％；所述的着色体系为包覆染料和包覆颜料中的至少一种；其中，包覆染料包含包覆物和分散型染料，包覆物与分散型染料重量之比介于10∶90～80∶20之间；包覆颜料包含包覆物和颜料，包覆物与颜料重量之比介于10∶90～80∶20之间。
优选地，所述的有色超高分子量聚乙烯纤维的色差不大于0.3、色牢度为5级。
优选地，所述的有色超高分子量聚乙烯纤维经有机溶剂室温萃取24h后，萃取前纤维与萃取后纤维之间的色差不大于0.2。
优选地，所述的有色超高分子量聚乙烯纤维的拉伸强度介于2.7～3.8GPa，拉伸模量介于90～132GPa。
优选地，所述的超高分子量聚乙烯的粘均分子量介于450万-800万。
优选地，所述的着色体系的含量以超高分子量聚乙烯重量计为0.3～5wt％。
优选地，所述的着色体系中还含有乳化剂。
优选地，所述的包覆物为聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚醋酸乙烯酯、硅油、硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。
更优选地，所述的硅油为甲基硅油、乙基硅油、苯基硅油、甲基含氢硅油、甲基苯基硅油、甲基氯苯基硅油、甲基乙氧基硅油、甲基三氟丙基硅油、甲基乙烯基硅油、甲基羟基硅油、乙基含氢硅油、羟基含氢硅油或含氰硅油。
更优选地，所述的硅烷偶联剂选自于KH470、KH530、KH550、KH560、KH561、KH570和KH792中的一种或两种。
本发明还提供了上述的有色超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，其特征在于，包括：
步骤A：利用超声粉粹和/或气流粉粹的方法将分散型染料或颜料进行粉粹后，在氮气保护下直接加入包覆物进行包覆、或者利用乳液聚合对其进行高分子包覆，得到包覆染料或颜料；
步骤B：将步骤A所得包覆染料或颜料分散在有机溶剂中，制成浓度为10-30wt％色浆；
步骤C：将步骤B所得色浆加入超高分子量纺丝液中，经纺丝、萃取、多级拉伸得到有色超高分子量聚乙烯纤维；其中：超高分子量纺丝液为超高分子量聚乙烯的十氢萘溶液或超高分子量聚乙烯的白油溶液、超高分子量聚乙烯在超高分子量纺丝液中的含量介于2～36wt％。
优选地，所述的步骤C中色浆的加入量以超高分子量聚乙烯重量计为0.3～100wt％。
优选地，所述的利用乳液聚合对分散型染料或颜料进行高分子包覆方法包括：在乳化剂存在或不存在的情况下，利用超声将分散型染料或颜料分散在水中得到分散液，随后将苯乙烯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯或醋酸乙烯酯单体与引发剂加入分散液，在搅拌下进行乳液聚合，再经过滤、干燥得到包覆染料或颜料；其中、乳化剂为月桂醇聚氧乙烯醚、十八烷醇基聚氧乙烯醚、苯乙基酚聚氧乙烯醚、硬脂酸聚氧乙烯酯、十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯醇和聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物中的至少一种。
优选地，所述的步骤A中粉粹后分散型染料或颜料的粒径一般不超过20um为好，优选不超过10um。
优选地，所述的步骤B中的溶剂为所述溶剂为十氢萘、白油、C7-C10的芳烃、C2-C8烷基醇、C2-C4亚烷基二醇以及C2-C4亚烷基二醇的单烷基醚酯中的一种或多种；考虑到环保，更优选C2-C8烷基醇、C2-C4亚烷基二醇、C2-C4亚烷基二醇的单烷基醚酯。具体而言可以是丁醇、己醇、乙二醇、丙三醇、丁二醇、1-甲氧基-2-乙酰氧基丙烷、2-甲氧基乙酸乙酯等等。在制备色浆时亦可添加乳化剂、纳米级分散剂等等。
本发明提供了一种色差小、色牢度高的有色超高分子量聚乙烯纤维。本发明的有色超高分子量聚乙烯纤维中含有粘均分子量介于100万-1000万的超高分子量聚乙烯和着色体 系。本发明对超高分子量聚乙烯的粘均分子量并没有特别限制，一般以150万-1000万为好，考虑到纤维的机械强度和防止着色体系的迁移，超高分子量聚乙烯的粘均分子量优选为450万-1000万，进一步考虑到加工的限制，进一步优选为450万-800万。
本发明的有色超高分子量聚乙烯纤维中含有着色体系的含量以超高分子量聚乙烯重量计一般为0.1～10wt％；考虑到着色体系对纤维强度的影响及着色程度，优选为0.3～5wt％，最优选为0.5～5wt％。为保证染料或颜料的分散以及在纤维中不发生迁移，本发明的着色体系为包覆染料、包覆颜料或二者的混合物；其中包覆染料包含包覆物和分散型染料，一些情况下也可以进一步含有乳化剂，包覆物与分散型染料重量之比介于10∶90～80∶20之间；包覆颜料包含包覆物和颜料，一些情况下也可以进一步含有乳化剂，包覆物与颜料重量之比介于10∶90～80∶20之间。本发明的乳化剂一般为烷基醇聚氧乙烯醚、芳酚聚氧乙烯醚、脂肪酸酸聚氧乙烯酯、烷基苯磺酸钠、聚乙烯醇、聚醚及其共聚物等等。优选为月桂醇聚氧乙烯醚、十八烷醇基聚氧乙烯醚、苯乙基酚聚氧乙烯醚、硬脂酸聚氧乙烯酯、十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯醇、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物中的至少一种。
本发明对分散型染料和颜料均没有特别限制。分散型染料一般为分散翠蓝S-GL、分散艳蓝E-4R、分散红FB、分散深蓝S-3BG、分散大红S-R、分散橙S-4RL、分散紫HFRL、分散红玉S-5BL、分散黄6GSL、分散蓝CR-E、分散黄A-G、分散绿C-6B、分散翠蓝R-SF、分散翠蓝S-BL、分散橙2RL、分散橙E-RL、分散红玉SE-4RB、分散大红S-3GL、分散黄E-3G、分散黄E-3RL等等。颜料可以为无机颜料，如氧化物、铬酸盐、硫酸盐、碳酸盐、硅酸盐、硼酸盐、钼酸盐、磷酸盐、钒酸盐、铁氰酸盐、氢氧化物、硫化物、金属等。也可为有机颜料，如偶氮颜料、酞菁颜料、蒽醌、靛族、喹吖啶酮等多环颜料、芳甲烷系颜料等。
本发明中的包覆物一般聚合物、硅油和硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂。聚合物一般为聚苯乙烯及其共聚物、聚丙烯酸酯及其共聚物、聚甲基丙烯酸酯及其共聚物或聚醋酸乙烯酯及其共聚物；优选为聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯或聚醋酸乙烯酯。硅油一般为二甲基硅油、苯基硅油以及末端改性的二甲基硅油、末端改性的二苯基硅油。
本发明提供的有色超高分子量聚乙烯纤维，具有优异的色均匀度和色牢度，其色差不大于0.3、色牢度为5级。其经常规有机溶剂常温萃取24h后，萃取前纤维与萃取后纤维之间的色差不大于0.2。同时，本发明提供的有色超高分子量聚乙烯纤维也具有优异的力学性能，其拉伸强度介于2.7～3.8GPa，拉伸模量介于90～132GPa。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明利用原液着色技术及染料、颜料包覆技术制得的有色超高分子量聚乙烯纤维中的着色体系分散均匀、不迁移，从而赋予纤维优异的色均匀度和色牢度，同时纤维还保持了其优异的机械强度。
附图说明
图1为有色超高分子量聚乙烯纤维图。
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。
以下实施例中所用的材料为：
超高分子量聚乙烯A：TICONA GUR2122、粘均分子量450万；
超高分子量聚乙烯B：TICONA GUR4120、粘均分子量500万；
超高分子量聚乙烯C：TICONA GUR4150、粘均分子量920万；
超高分子量聚乙烯D：北京助剂二厂M2粘均分子量250万；
分散染料fa：龙盛分散灰N
分散染料fb：龙盛分散紫HFRL
分散染料fc：龙盛分散深蓝HGL 150％
分散染料fd：龙盛分散黑ECT 300％
颜料ya：科莱恩深黄HR PY83
颜料yb：科莱恩酞青蓝BG(15∶3)
颜料yc：科莱恩D3G红
乳化剂ra：国药集团 十二烷基苯磺酸钠 国药集团
乳化剂rb：TCI十八烷醇基聚氧乙烯醚
乳化剂rc：江苏省海安石油化工厂 硬脂酸聚氧乙烯酯
乳化剂rd：SIGMA聚乙烯醇
聚合单体[苯乙烯(St)、丙烯酸甲酯(MA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸丁酯(BMA)]、引发剂偶氮二异丁腈(AIBN，在乙醇中重结晶提纯)，均为分析纯，购自国药集团。各溶剂也购自于国药集团。
本发明制备得到的聚酰胺按照标准制备样条进行以下性能测试：
色差测试：参照中华人民共和国家标准GB/T 8424.1-2001采用美国爱色丽ColorEye 7000A台式色彩色差仪进行测试。
色牢度测试：参照中华人民共和国家标准GB/T 3920-2008进行测试。
纤维强度测试：采用宁波市镇海伟恒检测仪器有限公司生产的WH-5000微电脑实验拉力机，按照国家标准GB/T 16603-2008测试。
包覆染料、颜料制备例：
制备例B1
利用气流粉碎的方法将分散型分散染料fa料粉1kg进行粉碎至粒径不超过150纳米后，利用乳液聚合对其进行高分子包覆，具体步骤为：将乳化剂ra 50g溶于50L去离子水中，然后加入分散染料fa料粉1kg，缓慢搅拌至使分散染料润湿；在IKA高速搅拌机下搅拌1h(1500r/min)后，分散液转入超声波粉碎机上超声分散2h，在超声过程中分散液采用水浴冷却，防止温度升高影响分散效果。其后加入苯乙烯单体0.3kg及偶氮二异丁腈引发剂0.5g，在2000r/min的转速下高速搅拌3h进行乳化。最后将乳化体系从不锈钢钢桶中转入150L聚合釜中，在200r/min转速下升温至70℃进行乳液聚合6h。其后在搅拌下冷却至室温，过滤、水洗、室温下真空干燥72h得到1.2kg包覆染料B1。
制备例B2
利用气流粉碎的方法将分散型分散染料fb料粉1kg进行粉碎至粒径不超过150纳米后，利用乳液聚合对其进行高分子包覆，具体步骤为：将乳化剂rb 80g溶于50L去离子水中，然后加入分散染料fb料粉1Kg，缓慢搅拌至使分散染料润湿；在IKA高速搅拌机下搅拌1h(1500r/min)后，分散液转入超声波粉碎机上超声分散2h，在超声过程中分散液采用水浴冷却，防止温度升高影响分散效果.其后加入丙烯酸甲酯单体0.4kg及偶氮二异丁腈引发剂0.5g，在2000r/min的转速下高速搅拌3h进行乳化。最后将乳化体系从不锈钢钢桶中转入150L聚合釜中，在200r/min转速下升温至70℃进行乳液聚合6h。其后在搅拌下冷却至室温，过滤、水洗、室温下真空干燥72h得到1.35kg包覆染料B2。
制备例B3
利用气流粉碎的方法将分散型分散染料fc料粉1kg进行粉碎至粒径不超过150纳米后，利用乳液聚合对其进行高分子包覆，具体步骤为：将乳化剂rc 80g溶于50L去离子水中，然后加入分散染料fc料粉1Kg，缓慢搅拌至使分散染料润湿；在IKA高速搅拌机下搅 拌1h(1500r/min)后，分散液转入超声波粉碎机上超声分散2h，在超声过程中分散液采用水浴冷却，防止温度升高影响分散效果.其后加入甲基丙烯酸甲酯单体0.5kg及偶氮二异丁腈引发剂0.6g，在2000r/min的转速下高速搅拌3h进行乳化。最后将乳化体系从不锈钢钢桶中转入150L聚合釜中，在200r/min转速下升温至70℃进行乳液聚合6h。其后在搅拌下冷却至室温，过滤、水洗、室温下真空干燥72h得到1.4kg包覆染料B3。
制备例B4
利用气流粉碎的方法将分散型分散染料fd料粉1kg进行粉碎至粒径不超过150纳米后，利用乳液聚合对其进行高分子包覆，具体步骤为：将乳化剂rd 80g溶于50L去离子水中，然后加入分散染料fd料粉1Kg，缓慢搅拌至使分散染料润湿；在IKA高速搅拌机下搅拌1h(1500r/min)后，分散液转入超声波粉碎机上超声分散2h，在超声过程中分散液采用水浴冷却，防止温度升高影响分散效果.其后加入醋酸乙烯酯单体0.3kg及偶氮二异丁腈引发剂0.4g，在2000r/min的转速下高速搅拌3h进行乳化。最后将乳化体系从不锈钢钢桶中转入150L聚合釜中，在200r/min转速下升温至70℃进行乳液聚合6h。其后在搅拌下冷却至室温，过滤、水洗、室温下真空干燥72h得到1.2kg包覆染料B4。
制备例B5
首先将颜料ya料粉1Kg依次进行超声、气流粉粹至粒径不超过150纳米，在氮气保护下直接加入包覆物端羟基二甲基硅油0.2L，在2000r/min的转速下高速搅拌3h进行包覆。其后经80℃下真空干燥14h得到约1.1kg包覆颜料B5。
制备例B6
首先将颜料ya料粉1Kg依次进行超声、气流粉粹至粒径不超过150纳米，在氮气保护下直接加入羟甲基苯基硅油0.2L，在2000r/min的转速下高速搅拌3h进行包覆。其后经80℃下真空干燥14h得到约1.1kg包覆颜料B6。
制备例B7
首先将颜料ya料粉1Kg依次进行超声、气流粉粹至粒径不超过150纳米，在氮气保护下直接加入硅烷偶联剂KH550约0.1L，在2000r/min的转速下高速搅拌3h进行包覆。其后经80℃下真空干燥12h得到约1.05kg包覆颜料B7。
色浆的制备例
制备例S1-S7
将1kg包覆染料B1、B2、B3、B4、包覆颜料B5、B6、B7分别加入到9kg十氢萘、9kg 白油、9kg甲苯、4kg异丙醇、4kg乙醇、2.33kg二乙二醇、2.33kg 1-甲氧基-2-乙酰氧基丙烷中，在超声波粉碎机上超声分散3h，分别得到色浆S1、S2、S3、S4、S5、S6和S7。
实施例1
一种有色超高分子量聚乙烯纤维，含有超高分子量聚乙烯A和着色体系，所述的着色体系为包覆染料B1，包覆染料B1的含量以超高分子量聚乙烯重量计为2wt％，包覆染料B1包含包覆物和分散型染料，包覆物和分散型染料的重量比为16∶84。
所述的有色超高分子量聚乙烯纤维的制备方法为：
按照制备例B1的步骤制得包覆染料B1，按照制备例S1的步骤制得色浆S1，通过侧进料将色浆S1加入到超高分子量聚乙烯A的浓度为10wt％纺丝原液(溶剂为十氢萘)中，经共混、挤出、纺丝(纺丝温度：螺杆预热区：60～110℃，熔融区：150℃，计量区：160℃，压缩区：170℃，箱体温度：170℃)得到冻胶原丝、经萃取(采用碳氢清洗剂103进行萃取形成萃取丝，并对萃取丝进行两级干燥，分别在40℃下干燥10分钟和在80℃下干燥10分钟，除去萃取丝中的残余萃取剂)、多级拉伸(拉伸倍数为32倍)后得到灰色超高分子量聚乙烯纤维。经测定其色差为0.3、色牢度为5级、拉伸强度为2.9GPa、拉伸模量为98GPa。室温下经甲苯浸渍24后，浸渍前后样品的色差为0.1。
实施例2
一种有色超高分子量聚乙烯纤维，含有超高分子量聚乙烯B和着色体系，所述的着色体系为包覆染料B2，包覆染料B2的含量以超高分子量聚乙烯重量计为3wt％，包覆染料B2包含包覆物和分散型染料，包覆物和分散型染料的重量比为36∶64。
所述的有色超高分子量聚乙烯纤维的制备方法为：
按照制备例B2的步骤制得包覆染料B2，按照制备例S2的步骤制得色浆S2，通过测进料将色浆S2加入到超高分子量聚乙烯B的浓度为8wt％纺丝原液(溶剂为白油)中，经共混、挤出、纺丝(纺丝温度：螺杆预热区：60～110℃，熔融区：150℃，计量区：160℃，压缩区：170℃，箱体温度：170℃)得到冻胶原丝、经萃取(采用碳氢清洗剂103进行萃取形成萃取丝，并对萃取丝进行两级干燥，分别在40℃下干燥10分钟和在80℃下干燥10分钟，除去萃取丝中的残余萃取剂)、多级拉伸(拉伸倍数为32倍)后得到紫色超高分子量聚乙烯纤维，经测定其色差为0.3、色牢度为5级、拉伸强度为3.1GPa、拉伸模量为103GPa。室温下经甲苯浸渍24后，浸渍前后样品的色差为0.1.
实施例3
一种有色超高分子量聚乙烯纤维，含有超高分子量聚乙烯C和着色体系，所述的着色体系为包覆染料B3，包覆染料B3的含量以超高分子量聚乙烯重量计为3wt％，包覆染料B3包含包覆物和分散型染料，包覆物和分散型染料的重量比为21∶79。
所述的有色超高分子量聚乙烯纤维的制备方法为：
按照制备例B3的步骤制得包覆染料B3，按照制备例S3的步骤制得色浆S3，通过测进料将色浆S3加入到超高分子量聚乙烯C的浓度为3wt％纺丝原液(溶剂为白油)中，经共混、挤出、纺丝(纺丝温度：螺杆预热区：60～110℃，熔融区：150℃，计量区：160℃，压缩区：170℃，箱体温度：170℃)得到冻胶原丝、经萃取(采用碳氢清洗剂103进行萃取形成萃取丝，并对萃取丝进行两级干燥，分别在40℃下干燥10分钟和在80℃下干燥10分钟，除去萃取丝中的残余萃取剂)、多级拉伸(拉伸倍数为32倍)后得到蓝色超高分子量聚乙烯纤维，经测定其色差为0.3、色牢度为5级、拉伸强度为3.6GPa、拉伸模量为123GPa。室温下经甲苯浸渍24后，浸渍前后样品的色差为0.1。
实施例4
一种有色超高分子量聚乙烯纤维，含有超高分子量聚乙烯D和着色体系，所述的着色体系为包覆染料B4，包覆染料B4的含量以超高分子量聚乙烯重量计为8wt％，包覆染料B4包含包覆物和分散型染料，包覆物和分散型染料的重量比为26∶74。
所述的有色超高分子量聚乙烯纤维的制备方法为：
按照制备例B4的步骤制得包覆染料B4，按照制备例S4的步骤制得色浆S4，通过测进料将色浆S4加入到超高分子量聚乙烯D的浓度为25wt％纺丝原液(溶剂为白油)中，经共混、挤出、纺丝(纺丝温度：螺杆预热区：60～110℃，熔融区：150℃，计量区：160℃，压缩区：170℃，箱体温度：170℃)得到冻胶原丝、经萃取(采用碳氢清洗剂103进行萃取形成萃取丝，并对萃取丝进行两级干燥，分别在40℃下干燥10分钟和在80℃下干燥10分钟，除去萃取丝中的残余萃取剂)、多级拉伸(拉伸倍数为32倍)后得到黑色超高分子量聚乙烯纤维，经测定其色差为0.3、色牢度为5级、拉伸强度为2.7GPa、拉伸模量为95GPa。室温下经甲苯浸渍24后，浸渍前后样品的色差为0.1.
实施例5
一种有色超高分子量聚乙烯纤维，含有超高分子量聚乙烯A和着色体系，所述的着色体系为包覆颜料B5，包覆颜料B5的含量以超高分子量聚乙烯重量计为5wt％，包覆颜料B5包含包覆物和分散型颜料，包覆物和分散型颜料的重量比为13∶87。
所述的有色超高分子量聚乙烯纤维的制备方法为：
按照制备例B5的步骤制得包覆颜料B5，按照制备例S5的步骤制得色浆S5，通过测进料将色浆S5加入到超高分子量聚乙烯A的浓度为10wt％纺丝原液(溶剂为白油)中，经共混、挤出、纺丝(纺丝温度：螺杆预热区：60～110℃，熔融区：150℃，计量区：160℃，压缩区：170℃，箱体温度：170℃)得到冻胶原丝、经萃取(采用碳氢清洗剂103进行萃取形成萃取丝，并对萃取丝进行两级干燥，分别在40℃下干燥10分钟和在80℃下干燥10分钟，除去萃取丝中的残余萃取剂)、多级拉伸(拉伸倍数为32倍)后得到黄色超高分子量聚乙烯纤维，经测定其色差为0.3、色牢度为5级、拉伸强度为2.8GPa、拉伸模量为96GPa。室温下经甲苯浸渍24后，浸渍前后样品的色差为0.1.
实施例6
一种有色超高分子量聚乙烯纤维，含有超高分子量聚乙烯A和着色体系，所述的着色体系为包覆颜料B6，包覆颜料B6的含量以超高分子量聚乙烯重量计为5wt％，包覆颜料B6包含包覆物和分散型颜料，包覆物和分散型颜料的重量比为12∶88。
所述的有色超高分子量聚乙烯纤维的制备方法为：
按照制备例B6的步骤制得包覆颜料B6，按照制备例S6的步骤制得色浆S6，通过测进料将色浆S6加入到超高分子量聚乙烯A的浓度为10wt％纺丝原液(溶剂为白油)中，经共混、挤出、纺丝(纺丝温度：螺杆预热区：60～110℃，熔融区：150℃，计量区：160℃，压缩区：170℃，箱体温度：170℃)得到冻胶原丝、经萃取(采用碳氢清洗剂103进行萃取形成萃取丝，并对萃取丝进行两级干燥，分别在40℃下干燥10分钟和在80℃下干燥10分钟，除去萃取丝中的残余萃取剂)、多级拉伸(拉伸倍数为32倍)后得到蓝色超高分子量聚乙烯纤维，经测定其色差为0.3、色牢度为5级、拉伸强度为2.9GPa、拉伸模量为95GPa。室温下经甲苯浸渍24后，浸渍前后样品的色差为0.1.
实施例7
一种有色超高分子量聚乙烯纤维，含有超高分子量聚乙烯A和着色体系，所述的着色体系为包覆颜料B7，包覆颜料B7的含量以超高分子量聚乙烯重量计为3wt％，包覆颜料B7包含包覆物和分散型颜料，包覆物和分散型颜料的重量比为11∶89。
所述的有色超高分子量聚乙烯纤维的制备方法为：
按照制备例B7的步骤制得包覆颜料B7，按照制备例S7的步骤制得色浆S7，通过测进料将色浆S7加入到超高分子量聚乙烯A的浓度为10wt％纺丝原液(溶剂为白油)中，经共混、挤出、纺丝(纺丝温度：螺杆预热区：60～110℃，熔融区：150℃，计量区：160℃，压缩区：170℃，箱体温度：170℃)得到冻胶原丝、经萃取(采用碳氢清洗剂103进行萃取形成萃取丝，并对萃取丝进行两级干燥，分别在40℃下干燥10分钟和在80℃下干燥10分钟，除去萃取丝中的残余萃取剂)、多级拉伸(拉伸倍数为32倍)后得到红色超高分子量聚乙烯纤维，经测定其色差为0.3、色牢度为5级、拉伸强度为2.9GPa、拉伸模量为95GPa。室温下经甲苯浸渍24后，浸渍前后样品的色差为0.1。

Claims (10)

1.一种有色超高分子量聚乙烯纤维，其特征在于，含有粘均分子量介于100万-1000万的超高分子量聚乙烯和着色体系，其中着色体系的含量以超高分子量聚乙烯重量计为0.1～10wt％；所述的着色体系为包覆染料和包覆颜料中的至少一种；其中，包覆染料包含包覆物和分散型染料，包覆物与分散型染料重量之比介于10∶90～80∶20之间；包覆颜料包含包覆物和颜料，包覆物与颜料重量之比介于10∶90～80∶20之间。
2.如权利要求1所述的有色超高分子量聚乙烯纤维，其特征在于，所述的有色超高分子量聚乙烯纤维的色差不大于0.3、色牢度为5级。
3.如权利要求1所述的有色超高分子量聚乙烯纤维，其特征在于，所述的有色超高分子量聚乙烯纤维经有机溶剂室温萃取24h后，萃取前纤维与萃取后纤维之间的色差不大于0.2。
4.如权利要求1所述的有色超高分子量聚乙烯纤维，其特征在于，所述的有色超高分子量聚乙烯纤维的拉伸强度介于2.7～3.8GPa，拉伸模量介于90～132GPa。
5.如权利要求1所述的有色超高分子量聚乙烯纤维，其特征在于，所述的超高分子量聚乙烯的粘均分子量介于450万-800万。
6.如权利要求1所述的有色超高分子量聚乙烯纤维，其特征在于，所述的着色体系的含量以超高分子量聚乙烯重量计为0.3～5wt％。
7.如权利要求1所述的有色超高分子量聚乙烯纤维，其特征在于，所述的着色体系中还含有乳化剂。
8.如权利要求1所述的有色超高分子量聚乙烯纤维，其特征在于，所述的包覆物为聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚醋酸乙烯酯、硅油、硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。
9.权利要求1-8中任一项所述的有色超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，其特征在于，包括：
步骤A：利用超声粉粹和/或气流粉粹的方法将分散型染料或颜料进行粉粹后，在氮气保护下直接加入包覆物进行包覆、或者利用乳液聚合对其进行高分子包覆，得到包覆染料或颜料；
步骤B：将步骤A所得包覆染料或颜料分散在有机溶剂中，制成浓度为10-30wt％色浆；
步骤C：将步骤B所得色浆加入超高分子量纺丝液中，经纺丝、萃取、多级拉伸得到有色超高分子量聚乙烯纤维；其中：超高分子量纺丝液为超高分子量聚乙烯的十氢萘溶液或超高分子量聚乙烯的白油溶液、超高分子量聚乙烯在超高分子量纺丝液中的含量介于2～36wt％。
10.如权利要求9所述的有色超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，其特征在于，包括：所述的利用乳液聚合对分散型染料或颜料进行高分子包覆方法包括：在乳化剂存在或不存在的情况下，利用超声将分散型染料或颜料分散在水中得到分散液，随后将苯乙烯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯或醋酸乙烯酯单体与引发剂加入分散液，在搅拌下进行乳液聚合，再经过滤、干燥得到包覆染料或颜料；其中、乳化剂为月桂醇聚氧乙烯醚、十八烷醇基聚氧乙烯醚、苯乙基酚聚氧乙烯醚、硬脂酸聚氧乙烯酯、十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯醇和聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物中的至少一种。
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