[发明专利]一种聚乙烯纤维制备过程中的萃取方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料制备技术领域，具体涉及一种聚乙烯纤维制备过程中的萃取方法。

背景技术

超高分子量聚乙烯(Ultra-highMolecular Polyethylene，简称UHMWPE)纤维也称高强高模聚乙烯纤维或伸长链(ECPE)聚乙烯纤维，它是由相对分子质量在(1-6)×10⁶的聚乙烯经纺丝、超拉伸后得到。超高分子量聚乙烯纤维复合材料较其他纤维增强复合材料具有更轻的质量，更好的介电性和耐冲击性，因此被广泛应用于航空航天、海域防御、武器装备等领域。

目前，常用的凝胶纺丝法制造超高分子量聚乙烯纤维的主要工艺步骤有：将超高分子量的聚乙烯溶于溶剂配成聚乙烯溶液，该溶液经螺杆挤出机挤出，经纺丝后，冷却凝固成冻胶原丝，然后用挥发性的萃取剂萃取出其中的溶剂，干燥，超倍数拉伸，最终得到超高分子量聚乙烯纤维。根据选用溶剂的不同，将凝胶纺丝法分为干法和湿法两种。干法纺丝采用十氢萘作溶剂，十氢萘易挥发，省去了后续的萃取工段，但是十氢萘价格昂贵，大大提高了生产的成本，除荷兰DSM、日本东洋纺公司采用干法工艺外，其他的公司均采用湿法工艺。湿法纺丝采用高沸点的溶剂(如石蜡油、矿物油等)，经凝胶纺丝制备的原丝是一种高度溶胀的凝胶体，内含大量高沸点溶剂使大分子链溶剂化，降低了链间的次价键力和缠结点密度。溶剂化作用使大分子链的松弛活化能降低，活动性增加，在承受张力时，尤其在高温下拉伸时相对滑移，降低了纤维的强度和模量，因此必须除去溶剂。

目前普遍采用萃取方式除去凝胶丝条中高沸点溶剂，使用的萃取剂主要为汽油、苯、甲苯、二甲苯、氟氯烃、石油醚、卤代烃等，此类溶剂普遍存在易燃易爆的特性，生产过程中容易发生事故，严重威胁到企业的生产安全。而目前为了提高原丝的萃取效果，普遍采用超声波萃取法，超声波的功率达到每小时30千瓦，这不仅提高了设备的投入成本，也有发生电器故障的可能性，并且高频超声波振动会产生热能，提高了萃取设备内的温度，这都会增加萃取剂发生燃烧或爆炸的危险。

发明专利CN02160744.3公开了一种重均相对分子量为100-500万超高相对分子量聚乙烯冻胶纤维的萃取干燥工艺，以矿物油为溶剂经冻胶纺丝，聚冷而成的冻胶纤维，先在室温下进行2-10倍预拉伸，然后在张紧状态下用二氯甲烷或二甲苯进行超声萃取(即对萃取体系施加超声波)，在低于40℃温度下干燥。东华大学的王新鹏等以超高相对分子量的聚乙烯放流冻胶丝为原料，经过切粒机切粒、静止脱油和纺丝机纺丝得到冻胶丝，通过增加超声波的功率、萃取时间和萃取温度来提高萃取效率。上述两种萃取方法都使用超声波萃取，大大提高了生产的成本，在生产过程中存在安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种聚乙烯纤维制备过程中的萃取方法。

基于上述目的，本发明提供的一种聚乙烯纤维制备过程中的萃取方法，包括以下步骤：将超高分子量聚乙烯纤维原丝经过导丝辊进入萃取设备中，向萃取设备中通入压缩气体，进行萃取；所述萃取设备包括萃取槽、上导丝辊、下导丝辊、进丝辊、出丝辊，萃取槽内的上部设置有上导丝辊，萃取槽内的下部设有下导丝辊，萃取槽壁的上部两侧设有进液口和出液口，在萃取槽的底部设有插孔，通过插孔插入可通入压缩气体的进气管，进气管的一端在萃取槽的内部，另一端在萃取槽的外部；所述的压缩气体为压缩空气、压缩二氧化碳、压缩氮气或者压缩惰性气体中的任一种。

优选的，所述超高分子量聚乙烯纤维的相对分子量大于100万。

优选的，所述的超高分子量聚乙烯纤维原丝中聚乙烯的含量9-30％。

优选的，所述压缩气体的流量为10-15L/min。

优选的，所述萃取槽有多个，并且相互之间隔开，每个萃取槽的两侧均设有进液口和出液口，前一萃取槽的出液口与后一萃取槽的进液口相通。

优选的，所述进液口和出丝辊设置在第一个萃取槽的同一侧，出液口和进丝辊设置在最后一个萃取槽的同一侧。

优选的，所述进气管在萃取槽内部的管身上有小孔，在萃取槽内部的管末端密封，在萃取槽外部的管末端不密封。

优选的，所述进气管在萃取槽内部的管末端开口，在萃取槽外部的管末端不密封。

优选的，所述进气管在萃取槽外部的管末端设置有控制件控制管口的开和闭。

优选的，所述进气管在萃取槽内部的管末端通过焊接密封。