[发明专利]一种超高分子量聚乙烯有色纤维的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于超高分子量聚乙烯纤维领域，尤其涉及一种超高分子量聚乙烯有色纤维的制备方法。

背景技术

超高分子量聚乙烯纤维是分子量在100万以上的聚乙烯通过凝胶纺丝方法制得的一种纤维，具有强度高、模量高、结晶度高、密度低和良好耐候性等优点，广泛应用于军事、航空航天、海洋舰船、体育和防护用品(防弹、防刺、防切割)等领域。

由于超高分子量聚乙烯纤维的结构致密，化学性能稳定，具有极高的化学惰性，分子结构中不含任何反应性基团，因此，传统纤维的着色方法，如载体着色法、高温着色法、涂胶法等难以实施于超高分子量聚乙烯纤维的有色化加工中。例如，在高温高压条件下对超高分子量聚乙烯纤维进行着色，不但会破坏纤维的力学性能，而且难以保证上色均匀；又如，通过有色胶涂覆的方法对纤维上色，无法保证长久的色牢度，在使用纤维的过程中会出现脱胶现象。

目前，超高分子量聚乙烯纤维的有色化加工方法主要是将颜料和纺丝液在搅拌釜中混合，然后混合液经纺丝-萃取-干燥-热拉伸后制得有色纤维。例如已公开的专利ZL200810014184.1中，涉及一种无机颜料原液着色的超高分子量聚乙烯纤维，该专利采用无机颜料作为着色剂，将着色剂、纺丝白油和超高分子量聚乙烯粉末等原料在搅拌釜中混合，最终制得一种具有颜色的超高分子量聚乙烯纤维。这种纤维有色化工艺对搅拌釜有极高的污染性，增加了搅拌釜的清洗难度，同时由于无机颜料与纺丝原液的互溶性较差，使得制得的有色纤维很容易出现颜色不均匀的现象。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种超高分子量聚乙烯有色纤维的制备方法，本发明提供的制备方法着色均匀、色泽柔和，同时不会导致设备污染。

本发明提供了一种超高分子量聚乙烯有色纤维的制备方法，包括：

a、有机颜料溶液与超高分子量聚乙烯纤维纺丝原液在双螺杆挤出机中共混挤出，进行纺丝形成冻胶原丝；

b、所述冻胶原丝经萃取、干燥和热拉伸后得到超高分子量聚乙烯有色纤维。

优选的，所述有机颜料的耐热温度大于270℃。

优选的，所述有机颜料的耐热温度大于300℃。

优选的，所述双螺旋杆挤出机的最高温度低于有机颜料的耐热温度。

优选的，所述有机颜料包括酞菁蓝、绿相蓝、中相红、红相黄、绿相黄、荧光黄、荧光绿、颜料绿GM、颜料黄MG、炭黑和荧光橙中的一种或多种。

优选的，所述有机颜料溶液中有机颜料和溶剂的质量比为1:9～12。

优选的，所述的溶剂为白油。

优选的，所述步骤a具体包括：

有机颜料溶液与超高分子量聚乙烯纤维纺丝原液汇流，汇流后进入双螺杆挤出机共混挤出，进行纺丝形成冻胶原丝。

优选的，所述有机颜料溶液与超高分子量聚乙烯纤维纺丝原液汇流的质量流量比为1:20～50。

优选的，所述超高分子量聚乙烯纤维纺丝原液的制备方法具体包括：

超高分子量聚乙烯溶解液和超高分子量聚乙烯溶胀液混合，得到超高分子量聚乙烯纺丝原液；

所述超高分子量聚乙烯溶解液为超高分子量聚乙烯粉末、纺丝溶剂、抗氧剂和乳化剂的混合液；

所述超高分子量聚乙烯溶胀液为超高分子量聚乙烯粉末和纺丝溶剂的混合液。

与现有技术相比，本发明首先将有机颜料溶液与超高分子量聚乙烯纤维纺丝原液在双螺杆挤出机中共混挤出，进行纺丝形成冻胶原丝；将所述冻胶原丝经萃取、干燥和热拉伸后得到超高分子量聚乙烯有色纤维。本发明将有机颜料溶液与超高分子量聚乙烯纤维纺丝原液在双螺杆挤出机中共混挤出，由于双螺杆挤出机的内部温度较高，且纺丝原液和有机颜料溶液的混合物一直处于流动状态，因此，可以防止有机颜料在设备内部的凝固和残留，有效避免了有机颜料对纺丝设备的污染，降低了纺丝设备的清洗难度。同时，由于本发明采用的颜料为有机颜料，与纺丝原液的互溶性良好，制备的有色纤维颜色均匀。另外，本发明提供的方法不会破坏纤维力学性能，而且得到的纤维的色牢度较为长久。实验结果表明，本方法制备得到的超高分子量聚乙烯有色纤维模量为1100cN/dtex以上，强度为30cN/dtex以上，干湿摩擦牢度达5级以上，耐各类有机溶剂牢度为5级以上。

具体实施方式

本发明提供了一种超高分子量聚乙烯有色纤维的制备方法，包括：

a、有机颜料溶液与超高分子量聚乙烯纤维纺丝原液在双螺杆挤出机中共混挤出，进行纺丝形成冻胶原丝；

b、所述冻胶原丝经萃取、干燥和热拉伸后得到超高分子量聚乙烯有色纤维。