[发明专利]一种高强聚乙烯纤维冻胶纺丝体系预处理方法

说明书

本发明提供一种高强聚乙烯纤维冻胶纺丝体系预处理方法，该方法包括如下步骤：该方法包括如下步骤：步骤1)将超高分子量聚乙烯粉末放置在真空腔室内，保持真空腔室内的压力和温度以脱除超高分子量聚乙烯粉末表面；步骤2)然后注入纺丝溶剂至真空腔室内的超高分子量聚乙烯粉末，以使溶剂在真空条件的作用下对超高分子量聚乙烯的浸润；提高该纺丝体系溶解均一性，缩短预溶胀时间，有利于超高分子量聚乙烯分子链解缠解，制得超高分子量聚乙烯纤维具有高强度，同时其纤度具有低变异系数，对超高分子量聚乙烯纤维及制品在高强度和高纤度均匀性领域中具有重要意义。

技术领域

本发明涉及一种高强聚乙烯纤维冻胶纺丝体系预处理方法，属于高分子化合物的合成加工领域。

背景技术

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维具有优异的力学性能、耐候性、耐磨性、良好的生物相容性及比水密度小等特点，从而被广泛应用于国防军事、航海航天、体育运动、生物医疗等领域。但在超高分子量聚乙烯纤维制造过程中，由于超高分子量聚乙烯粉末表面存在微量水，阻碍了溶剂对树脂的浸润和溶解(尤其是对于高浓纺丝液)，使得纤维纤度、力学强度和弹性模量变异系数大，使超高分子量聚乙烯纤维制品性能不稳定，影响制品在实际中的使用。

中国发明专利CN101153079A公开了一种纺丝用超高分子量聚乙烯的预处理方法。该方法按配比利用复合溶剂在50～150℃对超高分子量聚乙烯进行溶解，然后采用第二溶剂进行清洗过滤，然后制成纺丝用超高分子量聚乙烯。该方法预处理后的超高分子量聚乙烯，其分子量分布变窄。再利用冻胶纺丝制得超高分子量聚乙烯纤维，该纤维具有高强度、模量和抗蠕变性能。但在实际制造过程中，会增大对溶剂的消耗，增大对环境的污染。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强聚乙烯纤维冻胶纺丝体系预处理方法，该方法包括如下步骤：该方法包括如下步骤：步骤1)将超高分子量聚乙烯粉末放置在真空腔室内，保持真空腔室内的压力和温度以脱除超高分子量聚乙烯粉末表面；步骤2)然后注入纺丝溶剂至真空腔室内的超高分子量聚乙烯粉末，以使溶剂在真空条件的作用下对超高分子量聚乙烯的浸润。

本发明基于水沸点会随压力降低而降低，该方法利用低压真空并加热将超高分子量聚乙烯粉末表面吸附水进行脱除，此外注入一定温度的溶剂，使溶剂在低压真空作用下，通过超高分子量聚乙烯粉末间微纤或微孔对粉末实现对树脂的浸润。

本发明通过提供的预处理方法，可提高该纺丝体系溶解均一性，缩短预溶胀时间，有利于超高分子量聚乙烯分子链解缠解，制得超高分子量聚乙烯纤维具有高强度，同时其纤度具有低变异系数，对超高分子量聚乙烯纤维及制品在高强度和高纤度均匀性领域中具有重要意义。

在一些实施方式中，所述纺丝溶剂添加有抗氧剂，优选地，所述抗氧剂选自酚类抗氧剂或亚磷酸抗氧剂；更优选地，所述的酚类抗氧剂选自四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和/或β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯，所述的亚磷酸抗氧剂为三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯。

在一些实施方式中，所述真空腔室的压力为0.001～0.06Mpa，温度为50～90℃。

在一些实施方式中，所述步骤1)中的超高分子量聚乙烯分子量为0.5×106～10×106。

在一些实施方式中，所述步骤1)中超高分子量聚乙烯粉末在真空腔室内保温保压时间2～16h。

在一些实施方式中，所述步骤2)中溶剂为十氢萘、白油、聚丁二烯、松节油、环己烷中的一种或多种。

在一些实施方式中，所述步骤2)中溶剂的温度为60～120℃。

在一些实施方式中，所述步骤2)中保温时间为0.1～4小时。