CN111206296A - 超高分子量聚乙烯和全同立构聚丙烯共混物超抗拉强度纤维的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超高分子量聚乙烯和全同立构聚丙烯共混物超抗拉强度纤维的制备方法，包括有超高分子量聚乙烯树脂和全同立构聚丙烯树脂，将超高分子量聚乙烯树脂和全同立构聚丙烯树脂按一定比例共混，形成混合物树脂材料，再将得到的混合物树脂放入注塑机内，再依次经过挤出、拉丝，得到超高分子量聚乙烯和全同立构聚丙烯共混物超抗拉强度纤维。本发明经过混合的合成树脂，容易制备纤维丝，丝径控制稳定，粗细均匀，制备过程中不会产生断丝现象，拉丝速度极快，不会恶化环境；所制备的超高强度纤维丝抗拉强度、模量不低于超高分子量的聚乙烯纤维丝。
Description
技术领域
本发明涉及电线电缆组件中抗拉原件的原材料制备技术领域，尤其涉及一种超高分子量聚乙烯和全同立构聚丙烯共混物超抗拉强度纤维的制备方法。
背景技术
超高分子量聚乙烯纤维目前属世界范围内的稀缺物资，世界年需求量约 5万吨，但目前全世界产量不足 9000吨，缺口很大。据专家预测，未来10年内每年超高分子量聚乙烯纤维的市场年需求量将在10万吨以上，市场潜力巨大，前景广阔。
目前，超高分子量聚乙烯纤维国外有荷兰帝斯曼公司（DSM）、美国霍尼韦尔公司(Honeywell)、日本东洋纺公司（Toyobo）共 3家公司能工业化生产，且年总产量不到9000吨。
我国超高分子量聚乙烯纤维年产量已经接近3000吨，主要用于制造防刺服、防弹衣、防弹头盔、绳缆、远洋渔网、鱼线、劳动防护等，部分纤维出口欧美及亚洲等一些国家和地区。国内国防领域已逐步使用，民用领域应用也在推广使用，每年的市场需求量约在10000吨以上。随着超高分子量聚乙烯纤维在我国实现规模化工业生产，以及生产成本和产品价格的下降，必将迅速带动中国在其国防和民用应用领域的 研究和发展，尤其是在民用领域（ 绳缆、远洋渔网、海上养殖、劳动防护类） ，应用范围将不断扩展，社会惠及面越来越广， 市场需求保持旺盛增长。中国超高分子量聚乙烯纤维的发展对国防建设和军事装备也将有着不同寻常的战略意义。
但是超高分子量聚乙烯纤维市场可困难，它是高分高模的高分子树脂，硬度较高，生产纤维丝技术高、设备复杂，产量低。目前生产上主要采用凝胶纺丝法，该技术是以一定的浓度的高分子聚乙烯溶于适当的溶剂中，使聚合物分子间刚好接触，从而减小分子链的缠结，冷却、除溶剂，制得高分子聚乙烯凝胶，因为分子链(间)的缠结减小，可以进行超高倍拉伸。这就是超高分子量聚乙烯纤维已相对成熟的制法为凝胶纺丝—热拉伸法。也即将超高分子聚乙烯溶于适当的溶剂中成半稀溶液，经喷丝孔挤出以空气或水骤冷纺丝溶液，将其凝固成凝胶原丝。通过超倍热延伸凝胶原丝使大分子链充分取向和高度结晶，从而制得高强度、高模量纤维。该方法技术复杂、设备投入高，生产环境恶劣。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种超高分子量聚乙烯和全同立构聚丙烯共混物超抗拉强度纤维的制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种超高分子量聚乙烯和全同立构聚丙烯共混物超抗拉强度纤维的制备方法，包括有超高分子量聚乙烯树脂和全同立构聚丙烯树脂，将超高分子量聚乙烯树脂和全同立构聚丙烯树脂按一定比例共混，形成混合物树脂材料，再将得到的混合物树脂放入注塑机内，再依次经过挤出、拉丝，得到超高分子量聚乙烯和全同立构聚丙烯共混物超抗拉强度纤维。
所述的超高分子量聚乙烯树脂和全同立构聚丙烯树脂的混合比例为2：1。
所述的将超高分子量聚乙烯树脂和全同立构聚丙烯树脂按一定比例共混，形成混合物树脂材料，具体方法如下：按比例的重量称取超高分子量聚乙烯和全同立构聚丙烯树脂，加入转矩流变仪混合器中，同时加入和全同立构聚丙烯树脂同分量的石蜡油，进行加热混合，混合后取出在加热条件下压片，通过冷水淬火处理，烘干处理，切小块片，然后加入双螺杆造粒机加热挤出，冷却切粒，得到混合树脂颗粒。
将得到的混合物树脂放入注塑机内，再依次经过挤出、拉丝，得到超高分子量聚乙烯和全同立构聚丙烯共混物超抗拉强度纤维丝，具体方法如下：将得到的混合树脂颗粒放入注塑机中，用微丝孔挤塑模具作为成型模具挤出，同时挤出数条纤维丝，经过半冷却状态，拉丝至规定的丝径，得到超高分子量聚乙烯和全同立构聚丙烯共混物超抗拉强度纤维。
所述的全同立构聚丙烯树脂，是相同构型重复单元所组成的有规立构聚丙烯高分子树脂材料（iPP）。相同构型重复单元所组成的有规立构聚丙烯树脂，其分子量超过100万以上的高密度聚乙烯（HDPE）。
本发明的优点是：本发明经过混合的合成树脂，容易制备纤维丝，丝径控制稳定，粗细均匀，制备过程中不会产生断丝现象，拉丝速度极快，不会恶化环境；所制备的超高强度纤维丝抗拉强度、模量不低于超高分子量的聚乙烯纤维丝。
具体实施方式
一种超高分子量聚乙烯和全同立构聚丙烯共混物超抗拉强度纤维的制备方法，包括有超高分子量聚乙烯树脂和全同立构聚丙烯树脂，将超高分子量聚乙烯树脂和全同立构聚丙烯树脂按一定比例共混，形成混合物树脂材料，再将得到的混合物树脂放入注塑机内，再依次经过挤出、拉丝，得到超高分子量聚乙烯和全同立构聚丙烯共混物超抗拉强度纤维。
所述的超高分子量聚乙烯树脂和全同立构聚丙烯树脂的混合比例为2：1。
所述的将超高分子量聚乙烯树脂和全同立构聚丙烯树脂按一定比例共混，形成混合物树脂材料，具体方法如下：按比例的重量称取超高分子量聚乙烯和全同立构聚丙烯树脂，加入转矩流变仪混合器中，同时加入和全同立构聚丙烯树脂同分量的石蜡油，进行加热混合，混合后取出在加热条件下压片，通过冷水淬火处理，烘干处理，切小块片，然后加入双螺杆造粒机加热挤出，冷却切粒，得到混合树脂颗粒。
将得到的混合物树脂放入注塑机内，再依次经过挤出、拉丝，得到超高分子量聚乙烯和全同立构聚丙烯共混物超抗拉强度纤维丝，具体方法如下：将得到的混合树脂颗粒放入注塑机中，用微丝孔挤塑模具作为成型模具挤出，同时挤出数条纤维丝，经过半冷却状态，拉丝至规定的丝径，得到超高分子量聚乙烯和全同立构聚丙烯共混物超抗拉强度纤维。
所述的全同立构聚丙烯树脂，是相同构型重复单元所组成的有规立构聚丙烯高分子树脂材料（iPP）。相同构型重复单元所组成的有规立构聚丙烯树脂，其分子量超过100万以上的高密度聚乙烯（HDPE）。
具体操作步骤如下：
按2：1比例的重量称取适量超高分子量聚乙烯和全同立构聚丙烯树脂，加入转矩流变仪混合器中，同时加入和全同立构聚丙烯树脂同分量的石蜡油，进行加热混合，当混合器温度升到200℃时，开混合转子，转速控制在40~45r/min，混合30min后，取出混合树脂，自然冷却至环境温度。然后放在压力不小于50T的带加热功能的压力机上，加热200℃，打开压力开关，至上下压块压到盛有混合树脂的模具上，模具厚度不大于4mm。保持温度及压力30min，关闭加热电源，提升压机压块，取出压片，放入冷水中淬火处理，然后取出压片，放入60~80℃烘干机中烘干，时间不小于60min，取出压片切块片，大小4×4mm左右，然后将块片加入双螺杆造粒机造粒，造粒温度180~200℃，挤出直径5mm左右的圆柱形长条，用水冷却切粒，经60~80℃脱水机脱水处理，得到混合树脂材料。
将树脂颗粒放入注塑机中，注塑机螺杆直径80mm，分五区加热，温度从料斗至成型模具分别微150、160、170、180、180℃，成型模具温度200℃，用微丝孔挤塑模具作为成型模具挤出，同时挤出数条聚乙烯条，经过风冷机，使塑料条温度降至120~150℃，纤维丝呈半冷却状态，开动夹头，逐步增速拉丝，当拉丝的单丝经过细度投影仪，显示丝径0.02~0.05mm时，停止加速，匀速拉丝，将拉好的纤维丝单丝分别收在塑料盘上，得到超高分子量聚乙烯和全同立构聚丙烯共混物超抗拉强度纤维。
Claims (5)
1.一种超高分子量聚乙烯和全同立构聚丙烯共混物超抗拉强度纤维的制备方法，其特征在于：包括有超高分子量聚乙烯树脂和全同立构聚丙烯树脂，将超高分子量聚乙烯树脂和全同立构聚丙烯树脂按一定比例共混，形成混合物树脂材料，再将得到的混合物树脂放入注塑机内，再依次经过挤出、拉丝，得到超高分子量聚乙烯和全同立构聚丙烯共混物超抗拉强度纤维。
2.根据权利要求1所述的一种超高分子量聚乙烯和全同立构聚丙烯共混物超抗拉强度纤维的制备方法，其特征在于：所述的超高分子量聚乙烯树脂和全同立构聚丙烯树脂的混合比例为2：1。
3.根据权利要求1所述的一种超高分子量聚乙烯和全同立构聚丙烯共混物超抗拉强度纤维的制备方法，其特征在于：所述的将超高分子量聚乙烯树脂和全同立构聚丙烯树脂按一定比例共混，形成混合物树脂材料，具体方法如下：按比例的重量称取超高分子量聚乙烯和全同立构聚丙烯树脂，加入转矩流变仪混合器中，同时加入和全同立构聚丙烯树脂同分量的石蜡油，进行加热混合，混合后取出在加热条件下压片，通过冷水淬火处理，烘干处理，切小块片，然后加入双螺杆造粒机加热挤出，冷却切粒，得到混合树脂颗粒。
4.根据权利要求3所述的一种超高分子量聚乙烯和全同立构聚丙烯共混物超抗拉强度纤维的制备方法，其特征在于：将得到的混合物树脂放入注塑机内，再依次经过挤出、拉丝，得到超高分子量聚乙烯和全同立构聚丙烯共混物超抗拉强度纤维丝，具体方法如下：将得到的混合树脂颗粒放入注塑机中，用微丝孔挤塑模具作为成型模具挤出，同时挤出数条纤维丝，经过半冷却状态，拉丝至规定的丝径，得到超高分子量聚乙烯和全同立构聚丙烯共混物超抗拉强度纤维。
5.根据权利要求1所述的一种超高分子量聚乙烯和全同立构聚丙烯共混物超抗拉强度纤维的制备方法，其特征在于：所述的全同立构聚丙烯树脂，是相同构型重复单元所组成的有规立构聚丙烯高分子树脂材料。
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