CN112853539A - 一种聚乙烯纤维生产加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公了一种聚乙烯纤维生产加工工艺，包括原料的制备、螺杆挤出、纺丝加工、水冷萃取、加热牵伸以及成品绕卷和装箱等加工步骤，以具有阻燃性能的超高分子量聚乙烯纤维与乳化剂十二烷基苯磺酸钠以及溶剂白油混合，制备具阻燃性能的聚乙烯纤维，有阻燃性能的超高分子量聚乙烯纤维是采用氢氧化镁包覆碳微球为阻燃剂，钛酸四丁酯和亚磷酸三苯酯为活化剂，依次通过除杂、活化、浸轧、烘焙的方法制得，可有效提高超高分子量聚乙烯纤维的阻燃性能，具有良好的阻燃效果，而且还兼备超高分子量聚乙烯纤维原本具有的优良的耐磨性、耐化学腐蚀、绝缘性、射线透过性等特点。
Description
技术领域
本发明属于聚乙烯纤维术领域，具体涉及一种聚乙烯纤维生产加工工艺。
背景技术
聚乙烯纤维(乙纶)是由聚乙烯经熔融纺丝法纺丝而得到的纤维材料，包括短纤维和长丝，这种纤维的机械强度可通过纺丝工艺参数进行调节,而且湿态强度和伸长与干态相同，聚乙烯纤维具有强度高，密度低，绝缘性佳等优点,但热承载能力低和冷蠕变限制了它的应用，主要用于生产各种工业用纺织品，特别是滤材，篷布以及网带等产品。
超高分子量聚乙烯纤维，是继碳纤维、芳纶之后的第三代特种纤维，也是当今世界上比强度和比模量最高的纤维，是目前制造防弹衣、防弹头盔等防护装备的主要材料，此外，超高分子量聚乙烯纤维还具有优良的耐磨性、耐化学腐蚀、绝缘性、射线透过性，因此它在纺织、建筑、军事等诸多领域都得到了广泛的应用。
然而，现有技术的超高分子量聚乙烯纤维，仍然无法克服聚乙烯本身易燃的缺陷，且在燃烧过程中发热量和生烟量较大，还会产生熔滴现象而引发二次灾害。
为此，我们提出一种具有阻燃功能的聚乙烯纤维生产加工工艺来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚乙烯纤维生产加工工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种聚乙烯纤维生产加工工艺，包括以下步骤：
S1、原料的制备：先将超高分子量聚乙烯纤维浸泡在无水乙醇中，在40℃条件下超声处理0.5～1h，之后，自然晾干得到除杂后的超高分子量聚乙烯纤维，然后，将除杂后的超高分子量聚乙烯纤维浸泡在活化液中，在常温下机械搅拌3h，搅拌转速为150r/min，搅拌完毕后再继续浸泡3h，之后取出纤维，沥干纤维上的液体，得到活化预处理后的超高分子量聚乙烯纤维，最后，将活化后的超高分子量聚乙烯纤维浸泡在阻燃液中，浸泡之后于90℃条件下烘72h，制得高阻燃超高分子量聚乙烯纤维；
将高阻燃超高分子量聚乙烯纤维、十二烷基苯磺酸钠以及溶剂按照质量比为(1-1.15)：(0.02-0.025)：(8-10)充分搅拌混合，得到混合原料；
S2、螺杆挤出：将步骤S1中制得的混合原料加入到双螺杆挤出机内，经过加热、溶胀以及溶解，制得纺丝液；
S3、纺丝加工：将步骤S2中制得的纺丝液，进入复合纺丝箱，然后通过皮芯复合喷丝组件进行纺丝，制得纺丝后的纤维；
S4、水冷萃取：将步骤S3中制得的纺丝后的纤维送入萃取剂为四氯乙烯的水冷萃取机中进行萃取，萃取后对于纤维进行干燥，制得萃取后的纤维；
S5、加热牵伸：将步骤S4中制得萃取后的纤维进行加热拉伸，且纤维拉伸的温度为60-80℃；
S6、成品绕卷以及装箱：将步骤S5中拉伸后的纤维绕卷制得成品，然后将绕卷后的纤维装箱封存。
优选的，所述步骤S1中的活化液为钛酸四丁酯和亚磷酸三苯酯的均匀混合溶液，其中，钛酸四丁酯的质量分数为超高分子量聚乙烯纤维质量的3.5％-5.5％，且磷酸三苯酯浸湿且浸没纤维即可。
优选的，所述步骤S1中阻燃液由氢氧化镁包覆碳微球阻燃剂、聚乙二醇400以及钛酸四丁酯混合而成，且氢氧化镁包覆碳微球阻燃剂、聚乙二醇400以及钛酸四丁酯的质量比为1:0.06:0.01，氢氧化镁包覆碳微球阻燃剂、聚乙二醇400以及钛酸四丁酯混合搅拌时间为30-60min，搅拌转速为200-300r/min。
优选的，所述步骤S1活化后的超高分子量聚乙烯纤维时三次浸泡和三次采用三浸三轧的轧辊的方式进行浸泡，三次浸泡的时间分别为12h、3h和1h，三次轧辊的压力均为0.1MPa，且三浸三轧后的纤维在100℃下烘干72h。
优选的，所述步骤S2中螺杆挤出温度为240-260℃。
优选的，所述步骤S3中纺丝箱体挤出温度为220-250℃，喷丝板的纺丝孔径为0.5-1mm，长径比为15-35。
优选的，所述步骤S4中水冷萃取机的萃取温度为60-90℃，萃取时间为150-250min。
本发明的技术效果和优点：该聚乙烯纤维生产加工工艺，以具有阻燃性能的超高分子量聚乙烯纤维与乳化剂十二烷基苯磺酸钠以及溶剂白油混合，经过螺杆挤出、纺丝加工、水冷萃取、加热牵伸以及成品绕卷和装箱等工艺，制备具阻燃性能的聚乙烯纤维，有阻燃性能的超高分子量聚乙烯纤维是采用氢氧化镁包覆碳微球为阻燃剂，钛酸四丁酯和亚磷酸三苯酯为活化剂，依次通过除杂、活化、浸轧、烘焙的方法制得，可有效提高超高分子量聚乙烯纤维的阻燃性能，具有良好的阻燃效果，而且还兼备超高分子量聚乙烯纤维原本具有的优良的耐磨性、耐化学腐蚀、绝缘性、射线透过性等特点。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种聚乙烯纤维生产加工工艺，包括以下步骤：
S1、原料的制备：先将超高分子量聚乙烯纤维浸泡在无水乙醇中，在40℃条件下超声处理0.5h，之后，自然晾干得到除杂后的超高分子量聚乙烯纤维，然后，将除杂后的超高分子量聚乙烯纤维浸泡在活化液中，活化液为钛酸四丁酯和亚磷酸三苯酯的均匀混合溶液，其中，钛酸四丁酯的质量分数为超高分子量聚乙烯纤维质量的3.5％，且磷酸三苯酯浸湿且浸没纤维即可，在常温下机械搅拌3h，搅拌转速为150r/min，搅拌完毕后再继续浸泡3h，之后取出纤维，沥干纤维上的液体，得到活化预处理后的超高分子量聚乙烯纤维，最后，将活化后的超高分子量聚乙烯纤维浸泡在阻燃液中，阻燃液由氢氧化镁包覆碳微球阻燃剂、聚乙二醇400以及钛酸四丁酯混合而成，且氢氧化镁包覆碳微球阻燃剂、聚乙二醇400以及钛酸四丁酯的质量比为1:0.06:0.01，氢氧化镁包覆碳微球阻燃剂、聚乙二醇400以及钛酸四丁酯混合搅拌时间为30min，搅拌转速为200r/min，浸泡之后于90℃条件下烘72h，制得高阻燃超高分子量聚乙烯纤维，活化后的超高分子量聚乙烯纤维时三次浸泡和三次采用三浸三轧的轧辊的方式进行浸泡，三次浸泡的时间分别为12h、3h和1h，三次轧辊的压力均为0.1MPa，且三浸三轧后的纤维在100℃下烘干72h；
将高阻燃超高分子量聚乙烯纤维、十二烷基苯磺酸钠以及白油按照质量比为1：0.02：8充分搅拌混合，得到混合原料；
S2、螺杆挤出：将步骤S1中制得的混合原料加入到双螺杆挤出机内，经过加热、溶胀以及溶解，螺杆挤出温度为240℃，制得纺丝液；
S3、纺丝加工：将步骤S2中制得的纺丝液，进入复合纺丝箱，然后通过皮芯复合喷丝组件进行纺丝，纺丝箱体挤出温度为220℃，喷丝板的纺丝孔径为0.5-1mm，长径比为15，制得纺丝后的纤维；
S4、水冷萃取：将步骤S3中制得的纺丝后的纤维送入萃取剂为四氯乙烯的水冷萃取机中进行萃取，水冷萃取机的萃取温度为60℃，萃取时间为150min，萃取后对于纤维进行干燥，制得萃取后的纤维；
S5、加热牵伸：将步骤S4中制得萃取后的纤维进行加热拉伸，且纤维拉伸的温度为60℃；
S6、成品绕卷以及装箱：将步骤S5中拉伸后的纤维绕卷制得成品，然后将绕卷后的纤维装箱封存。
实施例2
一种聚乙烯纤维生产加工工艺，包括以下步骤：
S1、原料的制备：先将超高分子量聚乙烯纤维浸泡在无水乙醇中，在40℃条件下超声处理0.8h，之后，自然晾干得到除杂后的超高分子量聚乙烯纤维，然后，将除杂后的超高分子量聚乙烯纤维浸泡在活化液中，在常温下机械搅拌3h，搅拌转速为150r/min，搅拌完毕后再继续浸泡3h，之后取出纤维，沥干纤维上的液体，得到活化预处理后的超高分子量聚乙烯纤维，最后，将活化后的超高分子量聚乙烯纤维浸泡在阻燃液中，浸泡之后于90℃条件下烘72h，制得高阻燃超高分子量聚乙烯纤维；
将高阻燃超高分子量聚乙烯纤维、十二烷基苯磺酸钠以及溶剂按照质量比为1.1：0.023：9充分搅拌混合，得到混合原料；
S2、螺杆挤出：将步骤S1中制得的混合原料加入到双螺杆挤出机内，经过加热、溶胀以及溶解，制得纺丝液；
S3、纺丝加工：将步骤S2中制得的纺丝液，进入复合纺丝箱，然后通过皮芯复合喷丝组件进行纺丝，制得纺丝后的纤维；
S4、水冷萃取：将步骤S3中制得的纺丝后的纤维送入萃取剂为四氯乙烯的水冷萃取机中进行萃取，萃取后对于纤维进行干燥，制得萃取后的纤维；
S5、加热牵伸：将步骤S4中制得萃取后的纤维进行加热拉伸，且纤维拉伸的温度为70℃；
S6、成品绕卷以及装箱：将步骤S5中拉伸后的纤维绕卷制得成品，然后将绕卷后的纤维装箱封存。
优选的，所述步骤S1中的活化液为钛酸四丁酯和亚磷酸三苯酯的均匀混合溶液，其中，钛酸四丁酯的质量分数为超高分子量聚乙烯纤维质量的3.5％-5.5％，且磷酸三苯酯浸湿且浸没纤维即可。
优选的，所述步骤S1中阻燃液由氢氧化镁包覆碳微球阻燃剂、聚乙二醇400以及钛酸四丁酯混合而成，且氢氧化镁包覆碳微球阻燃剂、聚乙二醇400以及钛酸四丁酯的质量比为1:0.06:0.01，氢氧化镁包覆碳微球阻燃剂、聚乙二醇400以及钛酸四丁酯混合搅拌时间为40min，搅拌转速为250r/min。
优选的，所述步骤S1活化后的超高分子量聚乙烯纤维时三次浸泡和三次采用三浸三轧的轧辊的方式进行浸泡，三次浸泡的时间分别为12h、3h和1h，三次轧辊的压力均为0.1MPa，且三浸三轧后的纤维在100℃下烘干72h。
优选的，所述步骤S2中螺杆挤出温度为250℃。
优选的，所述步骤S3中纺丝箱体挤出温度为235℃，喷丝板的纺丝孔径为0.5-1mm，长径比为15-35。
优选的，所述步骤S4中水冷萃取机的萃取温度为75℃，萃取时间为200min。
实施例3
一种聚乙烯纤维生产加工工艺，包括以下步骤：
S1、原料的制备：先将超高分子量聚乙烯纤维浸泡在无水乙醇中，在40℃条件下超声处理1h，之后，自然晾干得到除杂后的超高分子量聚乙烯纤维，然后，将除杂后的超高分子量聚乙烯纤维浸泡在活化液中，在常温下机械搅拌3h，搅拌转速为150r/min，搅拌完毕后再继续浸泡3h，之后取出纤维，沥干纤维上的液体，得到活化预处理后的超高分子量聚乙烯纤维，最后，将活化后的超高分子量聚乙烯纤维浸泡在阻燃液中，浸泡之后于90℃条件下烘72h，制得高阻燃超高分子量聚乙烯纤维；
将高阻燃超高分子量聚乙烯纤维、十二烷基苯磺酸钠以及溶剂按照质量比为1.15：0.025：10充分搅拌混合，得到混合原料；
S2、螺杆挤出：将步骤S1中制得的混合原料加入到双螺杆挤出机内，经过加热、溶胀以及溶解，制得纺丝液；
S3、纺丝加工：将步骤S2中制得的纺丝液，进入复合纺丝箱，然后通过皮芯复合喷丝组件进行纺丝，制得纺丝后的纤维；
S4、水冷萃取：将步骤S3中制得的纺丝后的纤维送入萃取剂为四氯乙烯的水冷萃取机中进行萃取，萃取后对于纤维进行干燥，制得萃取后的纤维；
S5、加热牵伸：将步骤S4中制得萃取后的纤维进行加热拉伸，且纤维拉伸的温度为80℃；
S6、成品绕卷以及装箱：将步骤S5中拉伸后的纤维绕卷制得成品，然后将绕卷后的纤维装箱封存。
优选的，所述步骤S1中的活化液为钛酸四丁酯和亚磷酸三苯酯的均匀混合溶液，其中，钛酸四丁酯的质量分数为超高分子量聚乙烯纤维质量的3.5％-5.5％，且磷酸三苯酯浸湿且浸没纤维即可。
优选的，所述步骤S1中阻燃液由氢氧化镁包覆碳微球阻燃剂、聚乙二醇400以及钛酸四丁酯混合而成，且氢氧化镁包覆碳微球阻燃剂、聚乙二醇400以及钛酸四丁酯的质量比为1:0.06:0.01，氢氧化镁包覆碳微球阻燃剂、聚乙二醇400以及钛酸四丁酯混合搅拌时间为60min，搅拌转速为300r/min。
优选的，所述步骤S1活化后的超高分子量聚乙烯纤维时三次浸泡和三次采用三浸三轧的轧辊的方式进行浸泡，三次浸泡的时间分别为12h、3h和1h，三次轧辊的压力均为0.1MPa，且三浸三轧后的纤维在100℃下烘干72h。
优选的，所述步骤S2中螺杆挤出温度为260℃。
优选的，所述步骤S3中纺丝箱体挤出温度为250℃，喷丝板的纺丝孔径为0.5-1mm，长径比为15-35。
优选的，所述步骤S4中水冷萃取机的萃取温度为90℃，萃取时间为250min。
该聚乙烯纤维生产加工工艺，以具有阻燃性能的超高分子量聚乙烯纤维与乳化剂十二烷基苯磺酸钠以及溶剂白油混合，经过螺杆挤出、纺丝加工、水冷萃取、加热牵伸以及成品绕卷和装箱等工艺，制备具阻燃性能的聚乙烯纤维，有阻燃性能的超高分子量聚乙烯纤维是采用氢氧化镁包覆碳微球为阻燃剂，钛酸四丁酯和亚磷酸三苯酯为活化剂，依次通过除杂、活化、浸轧、烘焙的方法制得，可有效提高超高分子量聚乙烯纤维的阻燃性能，具有良好的阻燃效果，而且还兼备超高分子量聚乙烯纤维原本具有的优良的耐磨性、耐化学腐蚀、绝缘性、射线透过性等特点。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种聚乙烯纤维生产加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、原料的制备：先将超高分子量聚乙烯纤维浸泡在无水乙醇中，在40℃条件下超声处理0.5～1h，之后，自然晾干得到除杂后的超高分子量聚乙烯纤维，然后，将除杂后的超高分子量聚乙烯纤维浸泡在活化液中，在常温下机械搅拌3h，搅拌转速为150r/min，搅拌完毕后再继续浸泡3h，之后取出纤维，沥干纤维上的液体，得到活化预处理后的超高分子量聚乙烯纤维，最后，将活化后的超高分子量聚乙烯纤维浸泡在阻燃液中，浸泡之后于90℃条件下烘72h，制得高阻燃超高分子量聚乙烯纤维；
将高阻燃超高分子量聚乙烯纤维、十二烷基苯磺酸钠以及溶剂按照质量比为(1-1.15)：(0.02-0.025)：(8-10)充分搅拌混合，得到混合原料；
S2、螺杆挤出：将步骤S1中制得的混合原料加入到双螺杆挤出机内，经过加热、溶胀以及溶解，制得纺丝液；
S3、纺丝加工：将步骤S2中制得的纺丝液，进入复合纺丝箱，然后通过皮芯复合喷丝组件进行纺丝，制得纺丝后的纤维；
S4、水冷萃取：将步骤S3中制得的纺丝后的纤维送入萃取剂为四氯乙烯的水冷萃取机中进行萃取，萃取后对于纤维进行干燥，制得萃取后的纤维；
S5、加热牵伸：将步骤S4中制得萃取后的纤维进行加热拉伸，且纤维拉伸的温度为60-80℃；
S6、成品绕卷以及装箱：将步骤S5中拉伸后的纤维绕卷制得成品，然后将绕卷后的纤维装箱封存。
2.根据权利要求1所述的一种聚乙烯纤维生产加工工艺，其特征在于：所述步骤S1中的活化液为钛酸四丁酯和亚磷酸三苯酯的均匀混合溶液，其中，钛酸四丁酯的质量分数为超高分子量聚乙烯纤维质量的3.5％-5.5％，且磷酸三苯酯浸湿且浸没纤维即可。
3.根据权利要求1所述的一种聚乙烯纤维生产加工工艺，其特征在于：所述步骤S1中阻燃液由氢氧化镁包覆碳微球阻燃剂、聚乙二醇400以及钛酸四丁酯混合而成，且氢氧化镁包覆碳微球阻燃剂、聚乙二醇400以及钛酸四丁酯的质量比为1:0.06:0.01，氢氧化镁包覆碳微球阻燃剂、聚乙二醇400以及钛酸四丁酯混合搅拌时间为30-60min，搅拌转速为200-300r/min。
4.根据权利要求1所述的一种聚乙烯纤维生产加工工艺，其特征在于：所述步骤S1活化后的超高分子量聚乙烯纤维时三次浸泡和三次采用三浸三轧的轧辊的方式进行浸泡，三次浸泡的时间分别为12h、3h和1h，三次轧辊的压力均为0.1MPa，且三浸三轧后的纤维在100℃下烘干72h。
5.根据权利要求1所述的一种聚乙烯纤维生产加工工艺，其特征在于：所述步骤S2中螺杆挤出温度为240-260℃。
6.根据权利要求1所述的一种聚乙烯纤维生产加工工艺，其特征在于：所述步骤S3中纺丝箱体挤出温度为220-250℃，喷丝板的纺丝孔径为0.5-1mm，长径比为15-35。
7.根据权利要求1所述的一种聚乙烯纤维生产加工工艺，其特征在于：所述步骤S4中水冷萃取机的萃取温度为60-90℃，萃取时间为150-250min。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210528 |
|
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