[发明专利]一种超高分子量聚乙烯有色纤维及制备方法

说明书

技术领域

超高分子量聚乙烯有色纤维及制备方法。本发明涉及一种超高分子量聚乙烯有色纤维的制备方法。

技术背境

高强高模聚乙烯纤维，又称为超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维，它是90年代初出现的高科技、高性能纤维，是当今世界三大高科技纤维(碳纤维、芳纶、高强高模聚乙烯纤维)之一，由于超高分子量聚乙稀纤维具有高结晶度和高度取向的伸直链结构，与碳纤维、芳纶纤维相比较，超高分子量聚乙稀纤维的强度更高；质量更轻，化学稳定性更好；具有很强的化学惰性，耐强酸、强碱溶液及有机溶剂；具有很好的耐候性，经1500h日晒后，纤维强度保持率仍然高达80％，耐紫外性能非常优越；耐低温性好，使用温度可以低至-150℃；之外，超高分子量聚乙稀纤维的耐磨耐弯曲性能、张力疲劳性能、抗切割性能也是现有高性能纤维中最强的。在安全、防护、航空、航天、国防装备、车辆制造、造船业、体育界发挥着举足轻重的作用。广泛用于绳索、渔网、钓鱼线、复合材料等领域。除此之外，超高分子量聚乙稀纤维在民用工业领域作为抗冲击、减震材料及高性能轻质复合材料也有着广阔的应用前景.

高强高模聚乙烯纤维由于分子量极高，主链结合好，取向度、结晶度高，因此它的比强度是当今所有纤维之最.聚乙烯具有亚甲基(-CH2-CH2-)相连的大分子链的化学结构，超高分子量聚乙稀存在有大量无规线团的非晶区和折叠链的晶体结构。在超倍牵伸时，其大分子链的高度取向、使晶区及非晶区的大分子充分伸展，形成了高度结晶的伸直链超分子结构。这样的超分子结构决定了高强聚乙烯纤维的优越性能。同时它的分子无极性及结晶规整度使染料分子难以切入其中，纤维染色困难，目前生产的多是原色纤维。若在超高分子量聚乙烯粉末内直接混入无机颜料添加剂，颜料易团聚分散性差易造成染色不匀.做成产品后再染色由于聚乙稀的化学惰性色老度不高.

本发明的新方法是：将超高分子量聚乙烯粉末和溶剂按比例注入解缠釜内，在溶剂中高剪切使超高分子量聚乙烯大分子之间适度解缠，形成均一乳液状混和液(1)，然后利用混合技术将含有纳米级的无毒、无害颜料颗粒制成的乳液(2)均匀连续地添加到乳液状混和液(1)中，进一步剪切，最后乳液状混和液通过储料罐边搅拌边定量喂入螺杆挤出机挤出纺丝。本发明不但操作简单，省时省力省成本，其特点是，纤维色泽鲜艳而且色泽不会随产品的洗涤、日晒而变色。这种纤维不仅具有常规高强高模聚乙烯纤维的优异品质，而且克服了后整理过程中的废液排放等问题，实现了原材料环保、生产过程环保，产品环保.

以下通过实例说明本发明的方法，但本发明不仅限于此。

实例1

超高分子量聚乙烯(相对平均分子质量450万)，溶剂白油(70#)在室温下将上述聚乙烯和白油按公称浓度为14％(重量)分别注入解缠釜内，氮气保护下剪切5分钟，得到均一乳液状混和液(1)，黄色纳米颜料(粒径≤100nm)和白油按公称浓度为1％(重量)共混得到均一乳液状混和液(2)，混和液(2)边搅伴边输入解缠釜混和液(1)中，氮气保护下剪切5分钟，然后输入储料罐边搅拌边定量然后输入储料罐边搅拌边定量喂入双螺杆挤出机。挤出机直径25mm，L/D＝(24)，温度控制在250℃，螺杆挤出机转速30rpm.挤出物经过滤器箱体到计量泵被计量后从喷丝孔喷出，然后入水浴经处理后萃取干燥超倍拉伸，拉伸总倍数为35，得到的黄色纤维强度达到28cN/dtex，模量在800cN/dtex以上。

实例2

超高分子量聚乙烯(相对平均分子质量450万)，溶剂白油(70#)在室温下将上述聚乙烯和白油按公称浓度为12％(重量)分别注入解缠釜内，氨气保护下剪切5分钟，得到均一乳液状混和液(1)，黑色纳米颜料(粒径≤100nm)和白油按公称浓度为1.5％(重量)共混得到均一乳液状混和液(2)，混和液(2)边搅伴边输入解缠釜混和液(1)中，氮气保护下剪切5分钟，然后输入储料罐边搅拌边定量喂入输入储料罐边搅拌边定量喂入双螺杆挤出机。挤出机直径25mm，L/D＝(24)，温度控制在220℃。螺杆挤出机转速50rpm.挤出物经过滤器箱体到计量泵被计量后从喷丝孔喷出，然后入水浴经处理后萃取干燥超倍拉伸，拉伸总倍数为40，得到的黑色纤维强度达到28cN/dtex，模量在800cN/dtex以上。