[发明专利]一种中高强聚乙烯纤维专用料及熔融纺丝纤维制备方法

说明书

本发明涉及一种中高强聚乙烯纤维专用料及熔融纺丝纤维制备方法，纤维专用料包括以下组分及重量份含量：超高分子量聚乙烯50‑90份、高密度聚乙烯10‑45份、润滑剂1‑5份及加工助剂0.05‑0.5份；润滑剂为超支化聚合物，加工助剂为含氟聚合物。熔融纺丝纤维制备方法为将专用料通过螺杆挤出机熔融塑化，之后挤出熔体并依次通过环吹风、水浴、侧吹风、预牵伸、两级热牵伸及热定型后卷绕得到中高强聚乙烯纤维。与现有技术相比，本发明制备的中高强聚乙烯纤维的断裂强度10‑25cN/dtex，断裂伸长率5‑30％，且本发明工艺简单、节能环保、制造成本低，制备出的中高强聚乙烯纤维产品可广泛应用于各类绳索编织、渔网编织、产业用布、劳防手套等领域。

技术领域

本发明属于纤维生产技术领域，涉及一种中高强聚乙烯纤维专用料及熔融纺丝纤维制备方法。

背景技术

超高分子量聚乙烯纤维强度一般在25cN/dtex以上，广泛应用于国防军事、航天航空、劳动防护、海洋缆绳等关键领域，是重要的战略物资和高技术材料。我国每年用于劳防手套的超高分子量聚乙烯纤维超过3000吨。目前，国际上生产超高分子量聚乙烯纤维的方法主要为冻胶纺丝，其生产流程长，工艺复杂，能耗高，对环境有一定程度的污染。

高密度聚乙烯纤维主要应用于湖海养殖网箱等领域，我国每年渔用单丝材料应用量超过40万吨，其中80％为高密度聚乙烯材料。目前，高密度聚乙烯纤维制备技术主要为熔融纺丝、热牵伸工艺，纤维强度一般为4-7cN/dtex，强度方面不能完全满足高端需求。

中国发明专利CN102002769B公开了制备超高分子量聚乙烯熔融纺丝的方法，第一步制备聚乙烯改性母粒，第二步选用超高分子量聚乙烯树脂，加已复配的聚乙烯改性母粒均匀混合，然后将混合料输送入螺杆挤压熔融纺丝，再经水浴冷却后进行超倍拉伸。该方法用两步法制备熔融纺丝料，流程冗长且增加能耗。

中国发明专利CN101935894A公开了超高分子量聚乙烯改性料经挤出机挤出后在10～35℃冷却甬道中经过冷却、预拉伸，然后多级拉伸制备超高分子量聚乙烯纤维，该方法对挤出的熔体丝条直接骤冷固化，难以实现高倍预牵伸，初生丝条取向度不高，影响最终纤维的断裂强度。

发明内容

本发明的目的就是为了提供一种中高强聚乙烯纤维专用料及熔融纺丝纤维制备方法，能够通过简单的流程、节能环保、低生产成本地制备中高强度聚乙烯纤维，制备的纤维强度为10-25cN/dtex，断裂伸长率为5％-30％，可满足劳防手套等织物编织及养殖网箱编织需求。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种中高强聚乙烯纤维专用料，该纤维专用料包括以下组分及重量份含量：超高分子量聚乙烯50-90份、高密度聚乙烯10-45份、润滑剂1-5份及加工助剂0.05-0.5份；所述的润滑剂为超支化聚合物，所述的加工助剂为含氟聚合物。

超支化聚合物为由枝化基元组成的高度枝化但结构不规整的聚合物，分子量大而粘度小，可以扩散到聚乙烯大分子链之间起到润滑作用，增加熔体流动性；专用料塑化挤出过程中含氟聚合物均匀地涂覆在螺杆挤出机腔体内壁及组件内壁上，使内壁光滑，熔体挤出压力减小，并大大改善挤出熔体破裂现象。

优选地，所述的超高分子量聚乙烯的粘均分子量为80万-600万，所述的高密度聚乙烯的熔融指数为1-10g/10min(熔体温度为190℃、砝码重量为2.16kg)，密度为0.94g/cm³-0.96g/cm³，所述的润滑剂包括超支化聚酰胺、超支化聚酯、超支化聚醚或超支化聚苯中的一种或更多种，所述的加工助剂包括聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚三氟乙烯、聚六氟丙烯或四氟乙烯-六氟丙烯共聚物中的一种或更多种。

进一步地，该纤维专用料在210℃下的零切黏度小于10⁵Pa·s。