CN106637487A - 一种新型中高强度聚乙烯纤维的制备方法 - Google Patents

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金玉龙
宾月珍
赵柠
何雪莲
程瑞华
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Abstract

本发明涉及一种新型中高强度聚乙烯纤维的制备方法，包括如下步骤：S1，提供一种超高分子量聚乙烯与普通分子量聚乙烯的釜内合金；S2，将该釜内合金在抗氧剂存在下经溶剂溶胀和溶解后制得聚乙烯凝胶；S3，利用该聚乙烯凝胶进行预牵伸后制得初生丝，然后将该初生丝进行脱溶剂处理，然后经干燥后进行多级热空气牵伸得到所述中高强度聚乙烯纤维。本发明还提供通过上述制备方法所获得的中高强度聚乙烯纤维。本发明还提供上述中高强度聚乙烯纤维的应用。根据本发明的新型中高强度聚乙烯纤维，其力学强度介于常规纤维及高性能纤维之间，从而可以满足越来越高的中高强度纤维的需求。

Description

一种新型中高强度聚乙烯纤维的制备方法
技术领域
本发明涉及聚乙烯纤维的制备，更具体地涉及一种新型中高强度聚乙烯纤维的制备方法。
背景技术
目前，合成纤维市场上主要包含常规纤维和高性能纤维两类产品。常规纤维，如涤纶、锦纶、丙纶及腈纶等力学性能相对较差，一般其拉伸断裂强度小于10cN/dtex。高性能纤维则主要包含超高分子量聚乙烯纤维、芳纶以及碳纤维三种产品，其力学性能远优于常规纤维，其中超高分子量聚乙烯纤维由于其较低的密度而成为比强度最高的材料，如在相同质量下，超高分子量聚乙烯纤维的强度是钢丝绳的15倍，比芳纶还要高40％，目前所报道的超高分子量聚乙烯纤维的拉伸断裂强度最高能达到45cN/dtex以上。
但是，由于超高分子量聚乙烯纤维过高的分子量导致其加工性能很差，因而制备超高分子量聚乙烯纤维需要采用特殊的凝胶纺丝法生产。该法是将超高分子量聚乙烯溶于某种溶剂中，如石蜡油或十氢萘，形成具有较低缠结密度的聚乙烯凝胶，然后利用该凝胶进行挤出牵伸纺丝。一方面，凝胶纺丝法生产得到的超高分子量聚乙烯纤维力学强度高；另一方面，由于超高分子量聚乙烯加工性能差，该法制备的凝胶中超高分子量聚乙烯的浓度一般限制在2-5wt％，故其生产效率低，生产成本高，所以超高分子量聚乙烯纤维的应用主要集中于国防军工以及航空航天等领域。
与此同时，对于众多民用领域，如劳保用品、体育用品、船舶缆绳等对价格较低且力学性能介于常规纤维和高性能纤维之间的中高强度纤维的需求量越来越高。因此改善超高分子量聚乙烯的加工性能，降低超高分子量聚乙烯纤维的生产成本，并通过生产中高强度聚乙烯纤维以扩宽其应用市场将具有重要意义。
发明内容
为了满足越来越高的中高强度纤维的需求，本发明旨在提供一种新型中高强度聚乙烯纤维的制备方法。
本发明所述的新型中高强度聚乙烯纤维的制备方法，包括如下步骤：S1，提供一种超高分子量聚乙烯与普通分子量聚乙烯的釜内合金；S2，将该釜内合金在抗氧剂存在下经溶剂溶胀和溶解后制得聚乙烯凝胶；以及S3，利用该聚乙烯凝胶进行预牵伸后制得初生丝，然后将该初生丝进行脱溶剂处理，然后经干燥后进行多级热空气牵伸得到所述中高强度聚乙烯纤维。
所述步骤S1包括通过含有两种分别生产超高分子量聚乙烯和普通分子量聚乙烯活性组的双中心催化剂体系通过原位聚合制得所述釜内合金。
所述步骤S1的釜内合金中的超高分子量聚乙烯与普通分子量聚乙烯的重量比为3-80：20-97。在本发明的一些实施例中，釜内合金中的超高分子量聚乙烯和普通分子量聚乙烯的相对含量可通过调整双中心催化剂体系中两种活性中心的相对含量以及聚合条件来实现。
所述步骤S1的釜内合金中的超高分子量聚乙烯的特性粘度范围为13-50dl/g，普通分子量聚乙烯的特性粘度范围为2-7dl/g。
所述步骤S2的溶剂、釜内合金、抗氧剂的重量比为100：0.5-20：0.002-0.5。
所述步骤S3的总牵伸倍数为15-250倍，其中，聚乙烯凝胶经预牵伸制得初生丝的牵伸倍数为2-15倍，初生丝再经热空气牵伸制得中高强度聚乙烯纤维的牵伸倍数为10-40倍。
所述步骤S3的热空气牵伸在70-150℃下进行，牵伸级数为2-5级。
本发明还提供通过上述制备方法所获得的中高强度聚乙烯纤维。
所述中高强度聚乙烯纤维的线密度范围为1-8dtex。
所述中高强度聚乙烯纤维的断裂强度范围为15-30cN/dtex。
本发明还提供上述中高强度聚乙烯纤维的应用。
所述应用包括用于制造渔网、船帆及船舶用缆绳、建材吊绳、防护网、安全帽、运动衣、滑雪板、球拍、登山绳、钓鱼线、防切割手套、车辆牵引绳、柔性集装箱起吊绳索、传送带、过滤材料、电缆线或汽车缓冲板。
根据本发明的新型中高强度聚乙烯纤维，其力学强度介于常规纤维及高性能纤维之间，从而可以满足越来越高的中高强度纤维的需求。本发明所提 供的新型中高强度聚乙烯纤维的制备方法是通过采用加工性能优于超高分子量聚乙烯，但是又依然保留大部分超高分子量聚乙烯优异力学性能的超高分子量聚乙烯和普通分子量聚乙烯的釜内合金为主要原料，在抗氧剂存在下经溶剂溶胀和溶解后制得聚乙烯凝胶，并利用该凝胶进行预牵引后制得初生丝，将该初生丝进行脱溶剂处理，然后经干燥后进行多级热空气牵伸得到所述中高强度聚乙烯纤维。所述中高强度聚乙烯纤维可应用于下列领域，如海洋产业，包括渔网、船帆及船舶用缆绳等产品的制造；建筑产业，包括建材吊绳、防护网、安全帽等产品的制造；体育产业，包括运动衣、滑雪板、球拍、登山绳、钓鱼线等产品的制造；其他产业，如防切割手套、车辆牵引绳、柔性集装箱起吊绳索、传送带、过滤材料、电缆线及汽车缓冲板等的制造。
具体实施方式
下面给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述。
本发明首先提供一种超高分子量聚乙烯与普通分子量聚乙烯的釜内合金。所谓超高分子量聚乙烯与普通分子量聚乙烯釜内合金即超高分子量聚乙烯与普通分子量聚乙烯在聚合过程中于催化剂表面同时生成，形成分子级别混合的釜内聚合物合金。釜内合金相比于常规的物理共混物往往具有更加优异的力学性能。例如专利申请CN102627710A，其通过负载无机钒和有机铬S-2催化剂于同一无机载体获得双金属活性中心催化剂用于乙烯聚合，获得普通分子量聚乙烯/超高分子量聚乙烯的釜内合金。在此基础上，本申请通过含有两种可分别生产超高分子量聚乙烯和普通分子量聚乙烯活性组的双中心催化剂体系通过原位聚合制得所述釜内合金。其中，釜内合金中的超高分子量聚乙烯和普通分子量聚乙烯的相对含量可通过调整双中心催化剂体系中两种活性中心的相对含量以及聚合条件来实现。这部分内容通过借鉴现有技术可以实现，在此不再赘述，以下仅详细说明后续的步骤。
实施例1
取200ml石蜡油、20mg抗氧剂1010、20mg抗氧剂168及9g超高分子量聚乙烯和普通分子量聚乙烯釜内合金，其中超高分子量聚乙烯特性粘度为30dl/g，普通分子量聚乙烯特性粘度为5dl/g，超高分子量聚乙烯与普通分子量聚乙烯的质量比约为1:8。将上述原料置于三口分体烧瓶中在氮气保护下持续 搅拌加热，经溶胀溶解后制成凝胶。取3-5g上述凝胶置于腔温为180℃的挤出机中恒温10min，随后该凝胶经喷丝孔为0.5mm的喷丝板挤出及冷却水凝固，最后经转动的罗拉预牵伸得到牵伸倍数为10倍的初生丝。将上述初生丝置于正己烷中萃取10min，然后自然干燥，随后将干燥好的初生丝在80℃和135℃热空气下进行两级热牵伸，热牵伸倍数12倍，总牵引倍数为120倍。
实施例2
取200ml石蜡油、20mg抗氧剂1010、20mg抗氧剂168及9g超高分子量聚乙烯和普通分子量聚乙烯釜内合金，其中超高分子量聚乙烯特性粘度为30dl/g，普通分子量聚乙烯特性粘度为5dl/g，超高分子量聚乙烯与普通分子量聚乙烯的质量比约为1:3。将上述原料置于三口分体烧瓶中在氮气保护下持续搅拌加热，经溶胀溶解后制成凝胶。取3-5g上述凝胶置于腔温为180℃的挤出机中恒温10min，随后该凝胶经喷丝孔为0.5mm的喷丝板挤出及冷却水凝固，最后经转动的罗拉预牵伸得到牵伸倍数为10倍的初生丝。将上述初生丝置于正己烷中萃取10min，然后自然干燥，随后将干燥好的初生丝在80℃和135℃热空气下进行两级热牵伸，热牵伸倍数12倍，总牵引倍数为120倍。
实施例3
取200ml石蜡油、20mg抗氧剂1010、20mg抗氧剂168及9g超高分子量聚乙烯和普通分子量聚乙烯釜内合金，其中超高分子量聚乙烯特性粘度为30dl/g，普通分子量聚乙烯特性粘度为5dl/g，超高分子量聚乙烯与普通分子量聚乙烯的质量比约为1:1。将上述原料置于三口分体烧瓶中在氮气保护下持续搅拌加热，经溶胀溶解后制成凝胶。取3-5g上述凝胶置于腔温为180℃的挤出机中恒温10min，随后该凝胶经喷丝孔为0.5mm的喷丝板挤出及冷却水凝固，最后经转动的罗拉预牵伸得到牵伸倍数为10倍的初生丝。将上述初生丝置于正己烷中萃取10min，然后自然干燥，随后将干燥好的初生丝在80℃和135℃热空气下进行两级热牵伸，热牵伸倍数12倍，总牵引倍数为120倍。
实施例4
取200ml石蜡油、20mg抗氧剂1010、20mg抗氧剂168及9g超高分子量聚乙烯和普通分子量聚乙烯釜内合金，其中超高分子量聚乙烯特性粘度为30dl/g，普通分子量聚乙烯特性粘度为5dl/g，超高分子量聚乙烯与普通分子量聚乙烯的质量比约为3:1。将上述原料置于三口分体烧瓶中在氮气保护下持续搅拌加热，经溶胀溶解后制成凝胶。取3-5g上述凝胶置于腔温为180℃的挤出机中恒温10min，随后该凝胶经喷丝孔为0.5mm的喷丝板挤出及冷却水凝 固，最后经转动的罗拉预牵伸得到牵伸倍数为10倍的初生丝。将上述初生丝置于正己烷中萃取10min，然后自然干燥，随后将干燥好的初生丝在80℃和135℃热空气下进行两级热牵伸，热牵伸倍数12倍，总牵引倍数为120倍。
实施例5
取200ml石蜡油、20mg抗氧剂1010、20mg抗氧剂168及9g超高分子量聚乙烯和普通分子量聚乙烯釜内合金，其中超高分子量聚乙烯特性粘度为30dl/g，普通分子量聚乙烯特性粘度为5dl/g，超高分子量聚乙烯与普通分子量聚乙烯的质量比约为7:1。将上述原料置于三口分体烧瓶中在氮气保护下持续搅拌加热，经溶胀溶解后制成凝胶。取3-5g上述凝胶置于腔温为180℃的挤出机中恒温10min，随后该凝胶经喷丝孔为0.5mm的喷丝板挤出及冷却水凝固，最后经转动的罗拉预牵伸得到牵伸倍数为10倍的初生丝。将上述初生丝置于正己烷中萃取10min，然后自然干燥，随后将干燥好的初生丝在80℃和135℃热空气下进行两级热牵伸，热牵伸倍数12倍，总牵引倍数为120倍。
实施例6
取200ml石蜡油、20mg抗氧剂1010、20mg抗氧剂168及9g超高分子量聚乙烯和普通分子量聚乙烯釜内合金，其中超高分子量聚乙烯特性粘度为17dl/g，普通分子量聚乙烯特性粘度为3dl/g，超高分子量聚乙烯与普通分子量聚乙烯的质量比约为1:1。将上述原料置于三口分体烧瓶中在氮气保护下持续搅拌加热，经溶胀溶解后制成凝胶。取3-5g上述凝胶置于腔温为180℃的挤出机中恒温10min，随后该凝胶经喷丝孔为0.5mm的喷丝板挤出及冷却水凝固，最后经转动的罗拉预牵伸得到牵伸倍数为10倍的初生丝。将上述初生丝置于正己烷中萃取10min，然后自然干燥，随后将干燥好的初生丝在80℃和135℃热空气下进行两级热牵伸，热牵伸倍数12倍，总牵引倍数为120倍。
实施例7
取200ml石蜡油、20mg抗氧剂1010、20mg抗氧剂168及9g超高分子量聚乙烯和普通分子量聚乙烯釜内合金，其中超高分子量聚乙烯特性粘度为45dl/g，普通分子量聚乙烯特性粘度为3dl/g，超高分子量聚乙烯与普通分子量聚乙烯的质量比约为1:1。将上述原料置于三口分体烧瓶中在氮气保护下持续搅拌加热，经溶胀溶解后制成凝胶。取3-5g上述凝胶置于腔温为180℃的挤出机中恒温10min，随后该凝胶经喷丝孔为0.5mm的喷丝板挤出及冷却水凝固，最后经转动的罗拉预牵伸得到牵伸倍数为10倍的初生丝。将上述初生丝置于正己烷中萃取10min，然后自然干燥，随后将干燥好的初生丝在80℃和 135℃热空气下进行两级热牵伸，热牵伸倍数12倍，总牵引倍数为120倍。
实施例8
取200ml石蜡油、20mg抗氧剂1010、20mg抗氧剂168及1.5g超高分子量聚乙烯和普通分子量聚乙烯釜内合金，其中超高分子量聚乙烯特性粘度为30dl/g，普通分子量聚乙烯特性粘度为5dl/g，超高分子量聚乙烯与普通分子量聚乙烯的质量比约为1:1。将上述原料置于三口分体烧瓶中在氮气保护下持续搅拌加热，经溶胀溶解后制成凝胶。取3-5g上述凝胶置于腔温为180℃的挤出机中恒温10min，随后该凝胶经喷丝孔为0.5mm的喷丝板挤出及冷却水凝固，最后经转动的罗拉预牵伸得到牵伸倍数为10倍的初生丝。将上述初生丝置于正己烷中萃取10min，然后自然干燥，随后将干燥好的初生丝在80℃和135℃热空气下进行两级热牵伸，热牵伸倍数12倍，总牵引倍数为120倍。
实施例9
取200ml石蜡油、20mg抗氧剂1010、20mg抗氧剂168及12g超高分子量聚乙烯和普通分子量聚乙烯釜内合金，其中超高分子量聚乙烯特性粘度为30dl/g，普通分子量聚乙烯特性粘度为5dl/g，超高分子量聚乙烯与普通分子量聚乙烯的质量比约为1:1。将上述原料置于三口分体烧瓶中在氮气保护下持续搅拌加热，经溶胀溶解后制成凝胶。取3-5g上述凝胶置于腔温为180℃的挤出机中恒温10min，随后该凝胶经喷丝孔为0.5mm的喷丝板挤出及冷却水凝固，最后经转动的罗拉预牵伸得到牵伸倍数为10倍的初生丝。将上述初生丝置于正己烷中萃取10min，然后自然干燥，随后将干燥好的初生丝在80℃和135℃热空气下进行两级热牵伸，热牵伸倍数10倍，总牵引倍数为100倍。
实施例10
取200ml石蜡油、20mg抗氧剂1010、20mg抗氧剂168及18g超高分子量聚乙烯和普通分子量聚乙烯釜内合金，其中超高分子量聚乙烯特性粘度为30dl/g，普通分子量聚乙烯特性粘度为5dl/g，超高分子量聚乙烯与普通分子量聚乙烯的质量比约为1:1。将上述原料置于三口分体烧瓶中在氮气保护下持续搅拌加热，经溶胀溶解后制成凝胶。取3-5g上述凝胶置于腔温为180℃的挤出机中恒温10min，随后该凝胶经喷丝孔为0.5mm的喷丝板挤出及冷却水凝固，最后经转动的罗拉预牵伸得到牵伸倍数为6倍的初生丝。将上述初生丝置于正己烷中萃取10min，然后自然干燥，随后将干燥好的初生丝在80℃和135℃热空气下进行两级热牵伸，热牵伸倍数15倍，总牵引倍数为90倍。
实施例11
取200ml石蜡油、20mg抗氧剂1010、20mg抗氧剂168及30g超高分子量聚乙烯和普通分子量聚乙烯釜内合金，其中超高分子量聚乙烯特性粘度为30dl/g，普通分子量聚乙烯特性粘度为5dl/g，超高分子量聚乙烯与普通分子量聚乙烯的质量比约为1:1。将上述原料置于三口分体烧瓶中在氮气保护下持续搅拌加热，经溶胀溶解后制成凝胶。取3-5g上述凝胶置于腔温为180℃的挤出机中恒温10min，随后该凝胶经喷丝孔为0.5mm的喷丝板挤出及冷却水凝固，最后经转动的罗拉预牵伸得到牵伸倍数为4倍的初生丝。将上述初生丝置于正己烷中萃取10min，然后自然干燥，随后将干燥好的初生丝在80℃和135℃热空气下进行两级热牵伸，热牵伸倍数12倍，总牵引倍数为48倍。
实施例12
取200ml石蜡油、20mg抗氧剂1010、20mg抗氧剂168及9g超高分子量聚乙烯和普通分子量聚乙烯釜内合金，其中超高分子量聚乙烯特性粘度为30dl/g，普通分子量聚乙烯特性粘度为5dl/g，超高分子量聚乙烯与普通分子量聚乙烯的质量比约为1:1。将上述原料置于三口分体烧瓶中在氮气保护下持续搅拌加热，经溶胀溶解后制成凝胶。取3-5g上述凝胶置于腔温为180℃的挤出机中恒温10min，随后该凝胶经喷丝孔为0.5mm的喷丝板挤出及冷却水凝固，最后经转动的罗拉预牵伸得到牵伸倍数为10倍的初生丝。将上述初生丝置于正己烷中萃取10min，然后自然干燥，随后将干燥好的初生丝在80℃、135℃以及140℃热空气下进行三级热牵伸，热牵伸倍数18倍，总牵引倍数为180倍。
实施例13
取200ml石蜡油、20mg抗氧剂1010、20mg抗氧剂168及9g超高分子量聚乙烯和普通分子量聚乙烯釜内合金，其中超高分子量聚乙烯特性粘度为30dl/g，普通分子量聚乙烯特性粘度为5dl/g，超高分子量聚乙烯与普通分子量聚乙烯的质量比约为1:1。将上述原料置于三口分体烧瓶中在氮气保护下持续搅拌加热，经溶胀溶解后制成凝胶。取3-5g上述凝胶置于腔温为180℃的挤出机中恒温10min，随后该凝胶经喷丝孔为0.5mm的喷丝板挤出及冷却水凝固，最后经转动的罗拉预牵伸得到牵伸倍数为10倍的初生丝。将上述初生丝置于正己烷中萃取10min，然后自然干燥，随后将干燥好的初生丝在80℃、135℃、140℃及143℃热空气下进行四级热牵伸，热牵伸倍数21倍，总牵引倍数为210倍。
实施例14
取200ml石蜡油、20mg抗氧剂1010、20mg抗氧剂168及9g超高分子量聚乙烯和普通分子量聚乙烯釜内合金，其中超高分子量聚乙烯特性粘度为30dl/g，普通分子量聚乙烯特性粘度为5dl/g，超高分子量聚乙烯与普通分子量聚乙烯的质量比约为1:1。将上述原料置于三口分体烧瓶中在氮气保护下持续搅拌加热，经溶胀溶解后制成凝胶。取3-5g上述凝胶置于腔温为180℃的挤出机中恒温10min，随后该凝胶经喷丝孔为0.5mm的喷丝板挤出及冷却水凝固，最后经转动的罗拉预牵伸得到牵伸倍数为10倍的初生丝。将上述初生丝置于正己烷中萃取10min，然后自然干燥，随后将干燥好的单根初生丝在110℃热空气下进行热牵伸，直至初生丝断裂，并记录其断裂时的长度。其中初生丝的初生长度为30mm，热牵伸速度为10mm/min。
对比实施例1
取200ml石蜡油、20mg抗氧剂1010、20mg抗氧剂168及9g超高分子量聚乙烯，其中超高分子量聚乙烯特性粘度为30dl/g。将上述原料置于三口分体烧瓶中在氮气保护下持续搅拌加热，经溶胀溶解后制成凝胶。取3-5g上述凝胶置于腔温为180℃的挤出机中恒温10min，随后该凝胶经喷丝孔为0.5mm的喷丝板挤出及冷却水凝固，最后经转动的罗拉预牵伸得到牵伸倍数为10倍的初生丝。将上述初生丝置于正己烷中萃取10min，然后自然干燥，随后将干燥好的初生丝在80℃和135℃热空气下进行两级热牵伸，热牵伸倍数12倍，总牵引倍数为120倍。
对比实施例2
取200ml石蜡油、20mg抗氧剂1010、20mg抗氧剂168及9g超高分子量聚乙烯和普通分子量聚乙烯共混物，其中超高分子量聚乙烯特性粘度为30dl/g，普通分子量聚乙烯特性粘度为5dl/g，超高分子量聚乙烯与普通分子量聚乙烯的质量比约为1:1。将上述原料置于三口分体烧瓶中在氮气保护下持续搅拌加热，经溶胀溶解后制成凝胶。取3-5g上述凝胶置于腔温为180℃的挤出机中恒温10min，随后该凝胶经喷丝孔为0.5mm的喷丝板挤出及冷却水凝固，最后经转动的罗拉预牵伸得到牵伸倍数为10倍的初生丝。将上述初生丝置于正己烷中萃取10min，然后自然干燥，随后将干燥好的初生丝在80℃和135℃热空气下进行两级热牵伸，热牵伸倍数12倍，总牵引倍数为120倍。
对比实施例3
取200ml石蜡油、20mg抗氧剂1010、20mg抗氧剂168及9g特性粘度为30dl/g的超高分子量聚乙烯。将上述原料置于三口分体烧瓶中在氮气保护下持 续搅拌加热，经溶胀溶解后制成凝胶。取3-5g上述凝胶置于腔温为180℃的挤出机中恒温10min，随后该凝胶经喷丝孔为0.5mm的喷丝板挤出及冷却水凝固，最后经转动的罗拉预牵伸得到牵伸倍数为10倍的初生丝。将上述初生丝置于正己烷中萃取10min，然后自然干燥，随后将干燥好的单根初生丝在110℃热空气下进行热牵伸，直至初生丝断裂，并记录其断裂时的长度。其中初生丝的初生长度为30mm，热牵伸速度为10mm/min。
断裂强度测试
断裂强度是指材料发生断裂时所施加的应力，通常聚乙烯纤维的断裂强度越高表明其力学性能越好。断裂强度测试条件：在拉伸温度为20℃，拉伸湿度为60％，拉伸隔为20mm，拉伸速度为100mm/min条件下进行测试。
将实施例1-13以及对比实施例1-2所制备的聚乙烯纤维进行断裂强度测试，其结果见表1。
表1 实施例1-13及对比实施例1-2所制得纤维的断裂强度测试结果
实验编号 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 实施例7 实施例8
断裂强度cN/dtex 18.22 19.03 23.21 25.89 23.35 18.78 24.53 14.21
实验编号 实施例9 实施例10 实施例11 实施例12 实施例13 对比实施例1 对比实施例2
断裂强度cN/dtex 23.04 24.21 18.47 27.32 32.68 30.32 15.33
由表1实施例1-13结果可知以超高分子量聚乙烯和普通分子量聚乙烯釜内合金为原料，在所述实施条件下制得的聚乙烯纤维断裂强度在18-32cN/dtex之间，其力学强度介于常规纤维及高性能纤维之间，属于中高强度纤维范畴。由实施例1-5以及对比实施例1可知，在相同实施条件下，以超高分子量聚乙烯和普通分子量聚乙烯釜内合金为原料制得的聚乙烯纤维断裂强度比以单一超高分子量聚乙烯为原料制得的聚乙烯纤维低，但随着超高分子量聚乙烯和普通分子量聚乙烯釜内合金中超高分子量聚乙烯组分含量的提高，其制得的聚乙烯纤维的断裂强度也总体上随之提高，接近于以单一超高分子量聚乙烯为原料制得的聚乙烯纤维断裂强度。由实施例3及对比实施例2可知在相同实施条件下，以超高分子量聚乙烯和普通分子量聚乙烯釜内合金为原料比以超高分子量聚乙烯和普通分子量聚乙烯物理共混物为原料制得的聚乙烯纤维断裂强度更高。
最大拉伸倍数的测定
最大拉伸倍数是指初生丝经拉伸直至断裂时所能达到的拉伸倍数，通常最大拉伸倍数越大表示用于纺丝的聚乙烯原料加工性能越好。实施例14及对 比实施例3的结果分别对应的是以超高分子量聚乙烯和普通聚乙烯釜内合金为原料以及以单一超高分子量聚乙烯为原料制得的初生丝的最大拉伸倍数，其结果见表2。
表2 实施例14及对比实施例3制得的初生丝最大拉伸倍数
实验编号 实施例14 对比实施例3
最大拉伸倍数 23 15
注：表2中结果为实施例14及对比实施例3重复10遍取各自的平均值所得。
由表2可知，当初生丝的预牵伸相同时，在相同实施条件下超高分子量聚乙烯和普通聚乙烯釜内合金制得的初生丝比单一超高分子量聚乙烯制得的初生丝的最大拉伸倍数要高，该结果表明超高分子量聚乙烯和普通聚乙烯釜内合金的加工性能要优于超高分子量聚乙烯。
以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。即凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的均为常规技术内容。

Claims (12)

1.一种新型中高强度聚乙烯纤维的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
S1，提供一种超高分子量聚乙烯与普通分子量聚乙烯的釜内合金；
S2，将该釜内合金在抗氧剂存在下经溶剂溶胀和溶解后制得聚乙烯凝胶；以及
S3，利用该聚乙烯凝胶进行预牵伸后制得初生丝，然后将该初生丝进行脱溶剂处理，然后经干燥后进行多级热空气牵伸得到所述中高强度聚乙烯纤维。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1包括通过含有两种分别生产超高分子量聚乙烯和普通分子量聚乙烯活性组的双中心催化剂体系通过原位聚合制得所述釜内合金。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1的釜内合金中的超高分子量聚乙烯与普通分子量聚乙烯的重量比为3-80：20-97。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1的釜内合金中的超高分子量聚乙烯的特性粘度范围为13-50dl/g，普通分子量聚乙烯的特性粘度范围为2-7dl/g。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2的溶剂、釜内合金、抗氧剂的重量比为100：0.5-20：0.002-0.5。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3的总牵伸倍数为15-250倍，其中，聚乙烯凝胶经预牵伸制得初生丝的牵伸倍数为2-15倍，初生丝再经热空气牵伸制得中高强度聚乙烯纤维的牵伸倍数为10-40倍。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3的热空气牵伸在70-150℃下进行，牵伸级数为2-5级。
8.一种根据上述权利要求1-7中任一项所述的制备方法所获得的中高强度聚乙烯纤维。
9.根据权利要求8所述的中高强度聚乙烯纤维，其特征在于，所述中高强度聚乙烯纤维的线密度范围为1-8dtex。
10.根据权利要求8所述的中高强度聚乙烯纤维，其特征在于，所述中高强度聚乙烯纤维的断裂强度范围为15-30cN/dtex。
11.一种根据上述权利要求8-10中的任一项所述的中高强度聚乙烯纤维的应用。
12.根据权利要求11所述的应用，其特征在于，所述应用包括用于制造渔网、船帆及船舶用缆绳、建材吊绳、防护网、安全帽、运动衣、滑雪板、球拍、登山绳、钓鱼线、防切割手套、车辆牵引绳、柔性集装箱起吊绳索、传送带、过滤材料、电缆线或汽车缓冲板。
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