CN109306028B - 纤维用超高分子量聚乙烯、聚乙烯组合物和聚乙烯纤维及其应用 - Google Patents

纤维用超高分子量聚乙烯、聚乙烯组合物和聚乙烯纤维及其应用 Download PDF

Info

Publication number
CN109306028B
CN109306028B CN201710618571.5A CN201710618571A CN109306028B CN 109306028 B CN109306028 B CN 109306028B CN 201710618571 A CN201710618571 A CN 201710618571A CN 109306028 B CN109306028 B CN 109306028B
Authority
CN
China
Prior art keywords
molecular weight
polyethylene
ultra
high molecular
weight polyethylene
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.)
Active
Application number
CN201710618571.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109306028A (zh
Inventor
马海霞
张赪
谷风来
张帅帅
杜悦
薛一念
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.)
Beijing Yanshan Petrochemical Hi Tech Co ltd
China Petroleum and Chemical Corp
Original Assignee
Beijing Yanshan Petrochemical Hi Tech Co ltd
China Petroleum and Chemical Corp
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 Beijing Yanshan Petrochemical Hi Tech Co ltd, China Petroleum and Chemical Corp filed Critical Beijing Yanshan Petrochemical Hi Tech Co ltd
Priority to CN201710618571.5A priority Critical patent/CN109306028B/zh
Publication of CN109306028A publication Critical patent/CN109306028A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109306028B publication Critical patent/CN109306028B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F110/00Homopolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond
    • C08F110/02Ethene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/04Oxygen-containing compounds
    • C08K5/13Phenols; Phenolates
    • C08K5/134Phenols containing ester groups
    • C08K5/1345Carboxylic esters of phenolcarboxylic acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/49Phosphorus-containing compounds
    • C08K5/51Phosphorus bound to oxygen
    • C08K5/52Phosphorus bound to oxygen only
    • C08K5/524Esters of phosphorous acids, e.g. of H3PO3
    • C08K5/526Esters of phosphorous acids, e.g. of H3PO3 with hydroxyaryl compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/04Homopolymers or copolymers of ethene
    • C08L23/06Polyethene
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F1/00General methods for the manufacture of artificial filaments or the like
    • D01F1/02Addition of substances to the spinning solution or to the melt
    • D01F1/10Other agents for modifying properties
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/44Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from mixtures of polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds as major constituent with other polymers or low-molecular-weight compounds
    • D01F6/46Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from mixtures of polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds as major constituent with other polymers or low-molecular-weight compounds of polyolefins
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2203/00Applications
    • C08L2203/12Applications used for fibers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2207/00Properties characterising the ingredient of the composition
    • C08L2207/06Properties of polyethylene
    • C08L2207/068Ultra high molecular weight polyethylene

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)

Abstract

本发明公开了一种纤维用超高分子量聚乙烯、聚乙烯组合物和聚乙烯纤维及其应用,该超高分子量聚乙烯的双缺口冲击强度为50‑100J/m2,粘均分子量为300万‑500万,拉伸强度为50‑60MPa。本发明的纤维用超高分子量聚乙烯的双缺口冲击强度较低、拉伸强度较高、并且溶解状态和成丝状态较好,使得含有该超高分子量聚乙烯的聚乙烯组合物可以用于制备高强高模量的聚乙烯纤维。

Description

纤维用超高分子量聚乙烯、聚乙烯组合物和聚乙烯纤维及其 应用
技术领域
本发明涉及一种纤维用超高分子量聚乙烯,包含该超高分子量聚乙烯的聚乙烯组合物,由该聚乙烯组合物制成的聚乙烯纤维,以及该聚乙烯纤维的应用。
背景技术
超高分子量聚乙烯(ultrahigh molecular weight polyethylene,UHMWPE)纤维,是当今世界三大高科技纤维之一,也是世界上最坚韧的纤维。该纤维具有高强度、高模量、高取向度、耐腐蚀、耐紫外线、不易磨损等特点,因此,在国际上已成为21世纪蓬勃发展的高新材料而广泛应用于安全防护、弹防护用品、绳索、缆绳、鱼网、运动器材的制造、航空航天、航海、电子、兵器、造船、建材、医疗等诸多领域。
超高分子量聚乙烯的分子量较高(通常为100万以上),其“线型”长链很长,使其无法制成如同常规聚乙烯的颗粒状,而是成为粉末用于商用。以粉末形式存在的超高分子量聚乙烯的粉末大小及分布对其性能有着重要的影响。高分子的长链结构特征必然带来缠结交联,加热状态下为高弹橡胶态,非熔融流动态。根据原料的这种特殊性,就不能像普通化纤那样采用熔融法生产。要想获得能够实现纤维生产的原料,就必须将原料在一定温度并配以搅拌的作用下,加入大量的溶剂,将生产原料稀释。
双缺口冲击强度是影响超高分子量聚乙烯可纺性的一个关键指标,超高分子量聚乙烯的双缺口冲击强度高,从而分子量链缠结严重,在溶剂中溶剂时间过长,溶解温度高,且分子链不能完全舒展,不利于纤维的取向,可纺丝性差,后牵伸过程毛丝和断头多,无法正常牵伸和使用。
拉伸强度是影响超高分子量聚乙烯可纺性的另一个关键指标,拉伸强度低,小分子含量高,后牵伸时纤维容易断丝,从而降低了纤维的拉伸强度。
CN200410024103.8公开了一种超高分子量聚乙烯的制备方法,通过该方法制备的超高分子量聚乙烯具有良好的流动速率和加工性能。但是由于该发明中的超高分子量聚乙烯树脂分子量低,力学性能较低,不适用于高强高模量的纤维的生产。
CN1106025A公开了一种具有高堆积密度的超高分子量聚乙烯的制备方法,采用汽油作为溶剂,提供了一种具有高堆积密度的超高分子量聚乙烯,堆积密度范围在350-460克/升。但是采用汽油作为溶剂,超高分子量聚乙烯的质量不稳定,力学性能较差,不利于制得高强度的聚乙烯纤维。另外,由于汽油馏程宽,能耗和成本高,不利于工业化生产。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种纤维用超高分子量聚乙烯,含有该超高分子量聚乙烯的聚乙烯组合物可以用于制备高强高模量的聚乙烯纤维。
本发明的另外的目的是提供包含所述超高分子量聚乙烯的聚乙烯组合物、由该聚乙烯组合物制备的聚乙烯纤维以及该纤维的应用。
为了实现上述目的,本发明提供了一种纤维用超高分子量聚乙烯,该超高分子量聚乙烯的双缺口冲击强度为50-100J/m2,粘均分子量为300万-500万,拉伸强度为50-60MPa。
本发明还提供了一种聚乙烯组合物,该聚乙烯组合物含有上述超高分子量聚乙烯和抗氧剂,其中,相对于10重量份的所述超高分子量聚乙烯,所述抗氧剂的含量为0.5-2重量份。
本发明还提供了由上述聚乙烯组合物制成的聚乙烯纤维。
本发明还提供了上述聚乙烯纤维在制造防弹衣、防切割手套、防弹头盔、耐疲劳绳索、钓鱼线和渔网中的应用。
根据本发明的所述纤维用超高分子量聚乙烯,其双缺口冲击强度较低、拉伸强度较高、并且溶解状态和成丝状态较好,使得含有该超高分子量聚乙烯的聚乙烯组合物可以用于制备高强高模量的聚乙烯纤维。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
本发明提供了一种纤维用超高分子量聚乙烯,该超高分子量聚乙烯的双缺口冲击强度为50-100J/m2,粘均分子量为300万-500万,拉伸强度为50-60MPa。
优选地,所述超高分子量聚乙烯的双缺口冲击强度为60-90J/m2,粘均分子量为360万-490万,拉伸强度为50-55MPa。
在本发明中,双缺口冲击强度按照GB/T 21461.2-2008进行测试,摆锤能量为50J,采用双缺口试样;拉伸断裂强度按照GB/T 1040.2-2006进行测试,样片厚度为1mm,拉伸速度为50mm/min;粘均分子量按照ASTM D4020-05的标准采用高温型乌氏粘度计法进行粘度测定,毛细管内径为0.53mm,并使用Mη=5.37×104·[η]1.37进行计算。
作为本发明的超高分子量聚乙烯的制备方法,可以包括:使乙烯在三层搅拌立式反应釜中,在溶剂中,在主催化剂和助催化剂存在下进行聚合反应。反应温度可以为40-130℃,优选为50-110℃,反应压力可以为0.1-2MPa,优选为0.2-1.5MPa。从反应釜出来的物料进入闪蒸釜,未反应的乙烯和聚合物进行分离,分离出来的气体经闪蒸压缩机脱溶剂和增压处理后,被重新输送到反应器内,而脱除乙烯后的物料通过淤浆泵被送至离心机进行固液分离处理,分离出的母液通过母液泵重新输送到反应器内,含有溶剂(如己烷)的滤饼送到滚筒干燥器,物料在干燥器内中脱除溶剂、水分后,振动筛除去大颗粒后得到超高分子量聚乙烯粉末。在本发明中,压力是指绝对压力。
在上述方法中,所述溶剂可以为:水;醚类,例如二甲氧基乙烷、二乙二醇二甲醚、四氢呋喃、二恶烷和叔丁基甲基醚;烃类,例如己烷、庚烷、环己烷、苯、甲苯和二甲苯;醇类,例如甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、乙二醇、1-丁醇、2-丁醇和叔丁醇;酮类,例如丙酮、甲乙酮和异丁基甲基酮;以及酰胺类,例如二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮。上述溶剂可以单独使用,也可以两种以上并用。最优选地,所述溶剂为己烷。
在上述方法中,所述主催化剂可以为高效钛催化剂,例如可以为TiCl4、TiBr4、TiI4、Ti(OCH3)Cl3、Ti(OCH3)2Cl2和Ti(OC2H5)Br2中的至少一种,最优选为TiCl4
在上述方法中,所述助催化剂可以为三乙基铝、三丙基铝、三正丁基铝、三己基铝、三甲基铝和三异丁基铝中的至少一种,最优选为三乙基铝。
在上述方法中,反应方式为连续聚合,乙烯的加入量可以为500-4000kg/h,优选为800-3000kg/h,主催化剂的浓度可以为0.005-0.1g.cat/L,优选为0.008-0.08g.cat/L,助催化剂的浓度可以为0.1-5mmol/L,优选为0.5-4mmol/L。
本发明还提供了一种聚乙烯组合物,该聚乙烯组合物含有本发明的上述超高分子量聚乙烯和抗氧剂,其中,相对于10重量份的所述超高分子量聚乙烯,所述抗氧剂的含量可以为0.5-2重量份,优选为0.8-1.5重量份。
在本发明中,所述抗氧剂可以为本领域常用的各种能阻断、抑制或延缓聚合物氧化或自动氧化过程的物质。例如:所述抗氧剂可以选自亚磷酸酯型抗氧剂和/或受阻酚型抗氧剂。
所述亚磷酸酯型抗氧剂的具体实例可以包括但不限于:三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(如
Figure BDA0001361122220000051
168)、四(2,4-二叔丁基酚)-4,4’-联苯基二亚磷酸酯、三壬基化苯基亚磷酸酯和双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯。优选地,所述亚磷酸酯型抗氧剂为三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯。
所述受阻酚型抗氧剂可以为对称型受阻酚抗氧剂(如烷基单酚型抗氧剂、烷基多酚型抗氧剂和硫代双酚型抗氧剂)、以及非对称型受阻酚抗氧剂。所述受阻酚型抗氧剂的具体实例可以包括但不限于:四(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯(如
Figure BDA0001361122220000052
1010)、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯(如
Figure BDA0001361122220000053
1076)、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(如抗氧剂264)、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺(如抗氧剂1098)、1,3,5-三甲基-2,4,6-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯(如
Figure BDA0001361122220000054
1330)和1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰尿酸(如
Figure BDA0001361122220000055
3114)。最优选地,所述受阻酚型抗氧剂为四(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯(如
Figure BDA0001361122220000056
1010)。
本发明还提供由上述聚乙烯组合物制成的聚乙烯纤维。
制备聚乙烯纤维的方法可以为本领域常规使用的方法,例如,其方法可以包括:将8重量份的所述超高分子量聚乙烯粉末、0.7重量份的所述抗氧剂和92重量份的溶剂油置于插有温度计和排气玻璃管的三颈烧瓶中,将此三颈烧瓶置于套式恒温器中升温,在90℃下停留5min,使三颈烧瓶中的超高分子量聚乙烯粉末的悬浊液变成絮状。在变成透明溶液时,测定温度,该温度为最佳溶胀温度。在最佳溶胀温度下停留40-60min,搅拌速度为100-120r/min。然后升温到180℃,再停留1h,观察溶液溶解状态及成丝状态。其中,溶解状态通过观察溶液是否透明、有无杂质或气泡判断;成丝状态通过将溶液经螺杆挤出后观察其拉丝判断。在290℃,螺杆挤出机开始工作,20min后经过滤器、计量泵等纺丝组件,单孔喷丝头有超高分子量聚乙烯纺丝原液流出,刚流出时超高分子量聚乙烯纺丝原液有气泡及杂质,经过一段时间稳定,超高分子量聚乙烯原液无气泡、透明,在凝固浴中进行牵伸,后绕过辊筒落在盛丝桶中形成冻胶丝。然后将冻胶丝在小烧杯中环绕起来,在通风厨里按冻胶丝与二甲苯质量比1∶20的比例把二甲苯加入烧杯中,超声萃取6min。再次加入二甲苯进行二次萃取,接着把萃取丝张紧缠绕在干燥的纸筒上,萃取结束后将萃取丝放入通风厨中室温下干燥3h。最后对冻胶丝进行超倍拉伸,采用分级拉伸的方法,一级拉伸时的温度为80℃,拉伸倍数为15倍,二级拉伸时温度为100℃,拉伸倍数为2倍,三级拉伸温度为110℃,拉伸倍数为1.5倍,测试各级拉伸的力学性能。
在制备方法中,所述溶剂油的具体实例可以包括但不限于:白油、矿物油、石蜡油、液体石蜡、白矿油和白色油,最优选为矿物油。
相对于10重量份的所述超高分子量聚乙烯,所述溶剂油的用量可以为50-200重量份,优选为75-150重量份。
本发明还提供了上述聚乙烯纤维在制造防弹衣、防切割手套、防弹头盔、耐疲劳绳索、钓鱼线和渔网中的应用。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
以下实施例中,双缺口冲击强度按照GB/T 21461.2-2008进行测试,摆锤能量为50J,采用双缺口试样;拉伸断裂强度按照GB/T 1040.2-2006进行测试,其中样片厚度为1mm,拉伸速度为50mm/min。聚乙烯纤维在各级拉伸的力学性能按照GB/T19975-2005进行测试。高效钛催化剂为中国石化催化剂北京奥达分公司牌号为CM的市售品,三乙基铝为上海东土化工进出口有限公司的市售品,抗氧剂为山东省临沂市三丰化工有限公司牌号为SK-1010的市售品。
实施例1
在三层搅拌立式反应釜中,在15M3己烷中,乙烯的加入量为900kg/h,高效钛催化剂加入浓度为0.01g.cat/L,三乙基铝的加入浓度为1mmol/L,在70℃、0.5MPa下进行聚合反应。从反应器出来的物料进入闪蒸釜,未反应的乙烯和聚合物进行分离,分离出来的气体经闪蒸压缩机脱溶剂和增压处理后,被重新输送到反应器内,而脱除乙烯后的物料通过淤浆泵被送至离心机进行固液分离处理,分离出的母液通过母液泵重新输送到反应器内,含有己烷的滤饼送到滚筒干燥器,物料在干燥器内中脱除溶剂、水分后,振动筛除去大颗粒后得到超高分子量聚乙烯粉末。测试得到的超高分子量聚乙烯的粘均分子量、双缺口冲击强度和拉伸断裂强度,结果如表1所示。
将8重量份的上述超高分子量聚乙烯粉末、0.7重量份的抗氧剂和92重量份的矿物油置于插有温度计、排气玻璃管的三颈烧瓶中,将此三颈烧瓶置于套式恒温器中升温,在90℃下停留5min,使超高分子量聚乙烯粉末的悬浊液变成絮状。在变成透明溶液时,测定温度,该温度为最佳溶胀温度,结果如表2所示。
在最佳溶胀温度搅拌速度为110r/min测定溶胀时间,结果如表2所示。然后升温到180℃,再停留1h,观察溶液溶解状态及成丝状态。其中,溶解状态通过观察溶液是否透明、有无杂质或气泡判断;成丝状态通过将溶液经螺杆挤出后观察其拉丝判断,结果如表2所示。
在290℃,螺杆挤出机开始工作,20min后经过滤器、计量泵等纺丝组件,使制备例1超高分子量聚乙烯纺丝原液从单孔喷丝头流出,刚流出时该超高分子量聚乙烯纺丝原液有气泡及杂质,经过一段时间稳定,该超高分子量聚乙烯原液无气泡、透明,在凝固浴中进行牵伸,后绕过辊筒落在盛丝桶中形成冻胶丝。后将冻胶丝在小烧杯中环绕起来,在通风厨里按冻胶丝与二甲苯质量比1∶20的比例把二甲苯加入烧杯中,超声萃取6min。再次加入二甲苯进行二次萃取,后把萃取丝张紧缠绕在干燥的纸筒上,萃取结束将萃取丝放入通风厨中室温下干燥3h,得到聚乙烯纤维。对得到的聚乙烯纤维进行超倍拉伸,采用分级拉伸的方法,一级拉伸时的温度为80℃,拉伸倍数为15倍,二级拉伸时温度为100℃,拉伸倍数为2倍,三级拉伸温度为110℃,拉伸倍数为1.5倍,测试该聚乙烯纤维在各级拉伸的力学性能,结果如表3所示。
实施例2
根据实施例1的方法制备超高分子量聚乙烯,所不同的是在70℃、0.7MPa下进行聚合反应,测试得到的超高分子量聚乙烯的粘均分子量、双缺口冲击强度和拉伸断裂强度,结果如表1所示。测定最佳溶胀温度、溶胀时间、溶解状态,结果如表2所示。测试得到的聚乙烯纤维在各级拉伸的力学性能,结果如表3所示。
实施例3
根据实施例1的方法制备超高分子量聚乙烯,所不同的是在68℃、0.65MPa下进行聚合反应,测试得到的超高分子量聚乙烯的粘均分子量、双缺口冲击强度和拉伸断裂强度,结果如表1所示。测定得到的超高分子量聚乙烯的最佳溶胀温度、溶胀时间、溶解状态,结果如表2所示。测试得到的聚乙烯纤维在各级拉伸的力学性能,结果如表3所示。
实施例4
根据实施例1的方法制备超高分子量聚乙烯,所不同的是在80℃、0.6MPa下进行聚合反应,测试得到的超高分子量聚乙烯的粘均分子量、双缺口冲击强度和拉伸断裂强度,结果如表1所示。测定得到的超高分子量聚乙烯的最佳溶胀温度、溶胀时间、溶解状态,结果如表2所示。测试得到的聚乙烯纤维在各级拉伸的力学性能,结果如表3所示。
实施例5
根据实施例1的方法制备超高分子量聚乙烯,所不同的是在60℃、0.7MPa下进行聚合反应,测试得到的超高分子量聚乙烯的粘均分子量、双缺口冲击强度和拉伸断裂强度,结果如表1所示。测定得到的超高分子量聚乙烯的最佳溶胀温度、溶胀时间、溶解状态,结果如表2所示。测试得到的聚乙烯纤维在各级拉伸的力学性能,结果如表3所示
实施例6
根据实施例1的方法制备超高分子量聚乙烯,所不同的是在65℃、0.65MPa下进行聚合反应,测试得到的超高分子量聚乙烯的粘均分子量、双缺口冲击强度和拉伸断裂强度,结果如表1所示。测定得到的超高分子量聚乙烯的最佳溶胀温度、溶胀时间、溶解状态,结果如表2所示。测试得到的聚乙烯纤维在各级拉伸的力学性能,结果如表3所示。
实施例7
根据实施例1的方法制备超高分子量聚乙烯,所不同的是在61℃、0.68MPa下进行聚合反应,测试得到的超高分子量聚乙烯的粘均分子量、双缺口冲击强度和拉伸断裂强度,结果如表1所示。测定得到的超高分子量聚乙烯的最佳溶胀温度、溶胀时间、溶解状态,结果如表2所示。测试得到的聚乙烯纤维在各级拉伸的力学性能,结果如表3所示。
实施例8
根据实施例1的方法制备超高分子量聚乙烯,所不同的是在70℃、0.63MPa下进行聚合反应,测试得到的超高分子量聚乙烯的粘均分子量、双缺口冲击强度和拉伸断裂强度,结果如表1所示。测定得到的超高分子量聚乙烯的最佳溶胀温度、溶胀时间、溶解状态,结果如表2所示。测试得到的聚乙烯纤维在各级拉伸的力学性能,结果如表3所示。
实施例9
根据实施例1的方法制备超高分子量聚乙烯,所不同的是在65℃、0.8MPa下进行聚合反应,测试得到的超高分子量聚乙烯的粘均分子量、双缺口冲击强度和拉伸断裂强度,结果如表1所示。测定得到的超高分子量聚乙烯的最佳溶胀温度、溶胀时间、溶解状态,结果如表2所示。根据实施例1的方法制备聚乙烯纤维,所不同的是将10重量份的所述超高分子量聚乙烯粉末,0.5重量份的抗氧剂1010和200重量份的溶剂油混合,测试得到的聚乙烯纤维在各级拉伸的力学性能,结果如表3所示。
对比例1
测试齐鲁研究院生产的超高分子量聚乙烯(牌号QUPE-03)的粘均分子量、双缺口冲击强度和拉伸断裂强度,结果如表1所示。测定该超高分子量聚乙烯的最佳溶胀温度、溶胀时间、溶解状态,结果如表2所示。根据实施例1的方法制备聚乙烯纤维。测试得到的聚乙烯纤维在各级拉伸的力学性能,结果如表3所示。
对比例2
测试齐鲁研究院生产的超高分子量聚乙烯(牌号QUPE-04)的粘均分子量、双缺口冲击强度和拉伸断裂强度,结果如表1所示。测定该超高分子量聚乙烯的最佳溶胀温度、溶胀时间、溶解状态,结果如表2所示。根据实施例1的方法制备聚乙烯纤维。测试得到的聚乙烯纤维在各级拉伸的力学性能,结果如表3所示。
表1
序号 粘均分子量 双缺口冲击强度 拉伸断裂强度
实施例1 371 77 51
实施例2 397 68 52
实施例3 387 81 52
实施例4 368 73 51
实施例5 482 88 54
实施例6 467 89 53
实施例7 471 90 53
实施例8 453 96 53
实施例9 497 87 54
对比例1 386 125 47
对比例2 471 136 46
表2
序号 最低熔胀温度℃ 溶解时间min 溶解状态 成丝状态
实施例1 112 118 良好
实施例2 110 115 良好
实施例3 110 116 良好
实施例4 110 113 良好
实施例5 110 112 良好
实施例6 113 115 良好
实施例7 115 116 良好
实施例8 111 111 良好
实施例9 115 111 良好
对比例1 122 140 较差
对比例2 122 147 较差
表3
Figure BDA0001361122220000121
Figure BDA0001361122220000131
通过以上结果可以看出,本发明的纤维用超高分子量聚乙烯的双缺口冲击强度较低、拉伸强度较高、并且溶解状态和成丝状态较好,使得含有该超高分子量聚乙烯的聚乙烯组合物可以用于制备高强高模量的聚乙烯纤维。
以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外,本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明的思想,其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (6)

1.一种纤维用超高分子量聚乙烯,其特征在于,所述超高分子量聚乙烯的双缺口冲击强度为50-100J/m2,粘均分子量为360万-490万,拉伸强度为50-55MPa;
其中,所述超高分子量聚乙烯的制备方法包括:
使乙烯在三层搅拌立式反应釜中,在溶剂中,在主催化剂和助催化剂存在下进行聚合反应,其中,反应温度为60-80℃,反应压力为0.5-0.8MPa;从反应釜出来的物料进入闪蒸釜,未反应的乙烯和聚合物进行分离,分离出来的气体经闪蒸压缩机脱溶剂和增压处理后,被重新输送到反应器内,而脱除乙烯后的物料通过淤浆泵被送至离心机进行固液分离处理,分离出的母液通过母液泵重新输送到反应器内,含有溶剂己烷的滤饼送到滚筒干燥器,物料在干燥器内中脱除溶剂、水分后,振动筛除去大颗粒后得到超高分子量聚乙烯粉末;
其中,所述主催化剂选自TiCl4、TiBr4、TiI4、Ti(OCH3)Cl3和Ti(OCH3)2Cl2中的至少一种;所述助催化剂选自三乙基铝、三丙基铝、三正丁基铝、三己基铝、三甲基铝和三异丁基铝中的至少一种;
其中,乙烯的加入量为500-4000kg/h,所述主催化剂的浓度为0.005-0.1g.cat/L,所述助催化剂的浓度为0.1-5mmol/L。
2.根据权利要求1所述的超高分子量聚乙烯,其中,所述超高分子量聚乙烯的双缺口冲击强度为60-90J/m2
3.一种聚乙烯组合物,其特征在于,该聚乙烯组合物含有权利要求1所述的超高分子量聚乙烯和抗氧剂,其中,相对于10重量份的所述超高分子量聚乙烯,所述抗氧剂的含量为0.5-2重量份。
4.根据权利要求3所述的聚乙烯组合物,其中,所述抗氧剂为受阻酚类和/或亚磷酸酯类抗氧剂。
5.一种由权利要求3或4所述的聚乙烯组合物制成的聚乙烯纤维。
6.一种权利要求5所述的聚乙烯纤维在制造防弹衣、防切割手套、防弹头盔、耐疲劳绳索、钓鱼线和渔网中的应用。
CN201710618571.5A 2017-07-26 2017-07-26 纤维用超高分子量聚乙烯、聚乙烯组合物和聚乙烯纤维及其应用 Active CN109306028B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710618571.5A CN109306028B (zh) 2017-07-26 2017-07-26 纤维用超高分子量聚乙烯、聚乙烯组合物和聚乙烯纤维及其应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710618571.5A CN109306028B (zh) 2017-07-26 2017-07-26 纤维用超高分子量聚乙烯、聚乙烯组合物和聚乙烯纤维及其应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109306028A CN109306028A (zh) 2019-02-05
CN109306028B true CN109306028B (zh) 2021-05-25

Family

ID=65202099

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710618571.5A Active CN109306028B (zh) 2017-07-26 2017-07-26 纤维用超高分子量聚乙烯、聚乙烯组合物和聚乙烯纤维及其应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109306028B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102030844A (zh) * 2010-09-14 2011-04-27 中国科学院上海有机化学研究所 烯烃聚合催化剂及超低支化度超高分子量聚乙烯
CN102433597A (zh) * 2011-10-11 2012-05-02 北京同益中特种纤维技术开发有限公司 凝胶化预取向丝及其制备方法和超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法
CN103772560A (zh) * 2012-10-22 2014-05-07 中国石油化工股份有限公司 一种纤维用超高分子量聚乙烯树脂及其制备方法
WO2017102618A1 (en) * 2015-12-15 2017-06-22 Dsm Ip Assets B.V. Low creep fiber

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102030844A (zh) * 2010-09-14 2011-04-27 中国科学院上海有机化学研究所 烯烃聚合催化剂及超低支化度超高分子量聚乙烯
CN102433597A (zh) * 2011-10-11 2012-05-02 北京同益中特种纤维技术开发有限公司 凝胶化预取向丝及其制备方法和超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法
CN103772560A (zh) * 2012-10-22 2014-05-07 中国石油化工股份有限公司 一种纤维用超高分子量聚乙烯树脂及其制备方法
WO2017102618A1 (en) * 2015-12-15 2017-06-22 Dsm Ip Assets B.V. Low creep fiber

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Controlled Catalyst Dosing: An Elegant Approach in Molecular Weight Regulation for UHMWPE;Sudhakar Padmanabhan;《Macromol. React. Eng.》;20091231;第257-262页 *
纤维专用超高相对分子质量聚乙烯的结构与性能;马海霞;《合成树脂及塑料》;20130525;第66-70页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN109306028A (zh) 2019-02-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101363813B1 (ko) 고강도 폴리에틸렌 섬유 및 그 제조 방법
Zheng et al. Preparation and characterization of chitosan/poly (vinyl alcohol) blend fibers
CN101787582B (zh) 一种高强高模杂环芳纶的制备方法
CN101736431A (zh) 高强高模间位芳纶超短纤维的生产方法
WO2020052360A1 (zh) 一种高强高模聚乙烯纤维的制备方法
JP6760062B2 (ja) 高機能マルチフィラメント
CN113529200A (zh) 一种防切割聚乙烯纤维的制备方法
CN115537954A (zh) 一种纤维素纺丝液的制备方法及其制备的产品与应用
CN113321803A (zh) 一种杂环芳纶纺丝原液的改性方法、改性杂环芳纶纺丝原液及应用
CN109306028B (zh) 纤维用超高分子量聚乙烯、聚乙烯组合物和聚乙烯纤维及其应用
CN106521704B (zh) 一种聚酮-聚甲醛复合纤维的制备方法
CN109161973A (zh) 聚乳酸纤维的生产工艺
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
TWI845680B (zh) 聚乙烯纖維及包含其之製品
JP2007277763A (ja) 高強度ポリエチレン繊維
AU2011265575B2 (en) A method for preparing a high-strength polyethylene continuous fiber and the resulting product
CN104404640B (zh) 一种超高分子量聚乙烯原丝的牵伸方法
JP5497255B2 (ja) 高強度ポリエチレン繊維およびその製造方法
JP2011241485A (ja) 高強度ポリエチレン繊維の製造方法
CN104073904B (zh) 一种利用氨纶废丝制备卫生材料用粗旦氨纶纤维的方法
CN115704116B (zh) 一种芳香族聚砜酰胺纤维的制造方法
KR101725811B1 (ko) 폴리케톤 섬유의 제조 방법
JP2011241486A (ja) 高強度ポリエチレン繊維
US4363895A (en) Solutions, which can be shaped, from mixtures of cellulose and polyamide-imide, and shaped articles obtained
KR101726320B1 (ko) 초고분자량 폴리에틸렌 섬유용 겔의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant