[发明专利]超高分子量聚乙烯纤维的无断点直纺连续生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超高分子量聚乙烯纤维生产方法的改进，具体地说是一种超高分子量聚乙烯纤维的无断点直纺连续生产方法。

背景技术

超高分子量聚乙烯纤维，是采用分子量在100万以上的超高分子量聚乙烯生产制造的具有高强度和模量的合成纤维材料，所以也称为高强高模聚乙烯纤维。超高分子量聚乙烯纤维、芳纶、碳纤维在国际上称为三大高性能纤维材料，其中超高分子量聚乙烯纤维因具有高强度、高模量、低密度的特点，所以在现代化战争与防御装备、宇航与航空方面发挥了极其重要的作用，在民用领域也得到了越来越广泛的应用。

日本专利特开平7-238416公开了一种在干法纺丝过程中积极挥发溶剂以制备超高分子量聚乙烯纤维的方法，具体工艺为：5-50％的超高分子量聚乙烯和95-50％的挥发性溶剂溶解，加热挤出后，经过一纺丝筒，利用纺丝筒内通入热气流的方法使40％以上的溶剂挥发，剩余溶剂在热牵伸的过程中去除，该日本专利通过在纺丝过程中积极去除部分溶剂形成半干态原丝，解决了纺丝粘连的问题，但由于溶剂在纺丝和热牵伸过程中均有挥发，因此该专利需要在纺丝段和牵伸设备上分别进行防火防爆处理和溶剂回收，这样就增加了设备投资和溶剂回收的难度，不利于大规模的工业化生产。

目前，超高分子量聚乙烯纤维多采用凝胶纺丝-超倍热牵伸工艺生产，由于超高分子量聚乙烯具有很长的聚乙烯大分子柔性链，极易造成链缠结，将其溶解于一定溶剂中，通过溶剂的稀释作用拉开大分子之间的距离，原液挤出成纤维后得到具有适度大分子缠结点的冻胶原丝，经超倍热拉伸和分子取向得到具有伸直链结构的超高分子量聚乙烯纤维。其主要工序包括：1、用溶剂溶解超高分子量聚乙烯，制成纺丝溶液；2、溶液经喷丝孔挤出后再用空气或水骤冷固化，得到具有适度大分子缠结点的含溶剂湿态原丝；3、采用萃取剂将湿态原丝中所含的溶剂脱去；4、对萃取后丝束在干燥箱内进行干燥；5、进行超倍热牵伸，得到具有伸直链结晶结构的超高分子量聚乙烯纤维。在目前该纤维的实际工业生产中，国内外企业在溶剂、萃取剂选择，工艺流程，设备形式等方面差异较大，技术水平不一，但普遍将上述几个工序分开进行间歇或断点式生产。

如：中纺投资发展股份有限公司的中国专利ZL97101010.2《超高分子量聚乙烯纤维连续制备方法和设备》中，仅涉及到了一个用于超高分子量聚乙烯、溶剂溶解用的搅拌釜，其制备方法与上面所讲的方法类似，在实际的生产中，按此方法得到的是纤维的半成品，这种半成品再经过退绕和牵伸，才能成为最终产品，因此，在整个生产过程中，存在生产断点，是不连续的。

在北京同益中特种纤维技术开发有限公司的中国专利200810106319.7《一种在线松弛定型的超高分子量聚乙烯纤维生产方法》中，公开了一种在线松弛定型的超高分子量聚乙烯纤维生产方法，该在线松弛设备是根据纺丝断点法(即对纺丝后的冻胶丝条落桶，经放置后再集束进行萃取)的生产方式设计的，生产方法本身是断点路线，对连续生产路线无应用意义。

在中纺投资发展股份有限公司的中国专利200610170738.8《超高分子量聚乙烯冻胶法连续直纺细旦丝生产方法》中，公开了一种利用两种不同分子量的超高分子量聚乙烯分别与溶剂加热混合搅拌后，再混合搅拌，然后喂入溶解、挤出装置，后经第二溶剂萃取、干燥、热拉伸后，制成超高分子量聚乙烯纤维。该专利方法所述除配料过程与一般工艺路线有所差别外，未就连续直纺方法进行说明；配料过程反复加热、搅拌、混合，工艺复杂、繁琐，不适于工业生产，且此配料过程与最终的直纺连续生产方法无直接关系。另据该专利申请单位目前生产线均为多断点、非连续法生产，因此，该专利技术内容不能说明，也不能实现连续直纺生产超高分子量聚乙烯纤维的工业生产。