專利名稱：：一種超高分子量聚乙烯纖維原絲的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及纖維原絲制備方法，具體涉及超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纖維原絲制備方法。
背景技術(shù)：
：超高分子量聚乙烯纖維也稱高強高模聚乙烯(HSHMPE)纖維或伸長鏈(ECPE)聚乙烯纖維，是指相對分子質(zhì)量在(l~7)xl06的聚乙烯，經(jīng)紡絲-超拉伸后制成的超高分子質(zhì)量聚乙烯纖維。它是繼碳纖維、芳綸(Kevlar)纖維之后的第三代高性能纖維。超高分子量聚乙烯纖維增強復(fù)合材料與其它纖維增強復(fù)合材料相比，具有質(zhì)量輕、耐沖擊、介電性能高等優(yōu)點，在現(xiàn)代化戰(zhàn)爭和航空航天、海域防御、武器裝備等領(lǐng)域發(fā)揮著舉足輕重的作用。同時，該纖維在汽車、船舶、醫(yī)療器械、體育運動器材等領(lǐng)域亦有廣闊的應(yīng)用前景。因此，超高分子量聚乙烯纖維自問世起就倍受重視，發(fā)展很快。1979年，荷蘭DSM公司申請了采用凍膠技術(shù)制造超高分子量聚乙烯纖維的專利(US4344908、特公昭64-8732、US4422993)。在現(xiàn)有的凍膠紡絲技術(shù)中，將超高分子量聚乙烯溶液經(jīng)過噴絲組件使絲條成型，使溶液中大分子的解纏狀態(tài)得以保存，然后經(jīng)過驟冷使絲條定型。為了提高初生絲條的質(zhì)量，在DSM公司發(fā)明的在煙道內(nèi)由空氣冷卻紡絲工藝的基礎(chǔ)上，人們對紡絲技術(shù)進行了很多改進，美國聯(lián)合信號(AlliedSignal)公司使絲條先進行短距離空氣冷卻，然后進入冷水槽快速冷卻形成凍膠絲。由于凍膠絲中包含著大量溶劑，在進行熱拉伸時，溶劑的增塑作用使大分子鏈產(chǎn)生相對滑移，會降低拉伸的有效性；并且由于溶劑的存在，凍膠原絲的拉伸比受溶劑含量多少影響極大，造成凍膠原絲的拉伸穩(wěn)定性降低，因此在進行超倍熱拉伸工藝之前，需要去除原絲中的溶劑。為了去除凍膠絲中的溶劑，人們選擇與溶劑具有良好相容性易揮發(fā)的有機溶劑作為萃取劑與絲條反應(yīng)，將溶劑置換出來，然后再對萃取后的絲條在一定的溫度下干燥，使萃取劑揮發(fā)后再進行后續(xù)的超倍熱拉伸。由于溶劑已經(jīng)被置換出來，因此在進行超倍熱拉伸時，在纖維結(jié)晶度和取向度提高的基礎(chǔ)上，使呈折疊鏈的PE片晶向伸直鏈轉(zhuǎn)化，從而獲得高強度、高模量PE纖維。但是目前的這種凍膠紡絲一超倍熱拉伸工藝也有其局限之處。在對凍膠絲進行超倍熱拉伸的過程中，一般認(rèn)為隨著拉伸倍數(shù)的提高，纖維的性能也隨之提高，但是拉伸倍數(shù)對纖維力學(xué)性能的影響程度同時亦受其他拉伸條件的影響。由于初生絲條在凍膠定型時，纖維芯部和外部因為冷卻速度的差異都會造成拉伸性能的差異，這種差異對于后續(xù)的萃取及拉伸都會造成一定的影響，尤其是當(dāng)拉伸倍數(shù)超過一定值時，纖維力學(xué)性能不穩(wěn)定，強度會下降，當(dāng)纖維直徑小于l.ldtex時，性能更會發(fā)生較大的變化。為了改變這種現(xiàn)象，有人提出在絲條成型時，對初生絲條施加一定牽倍的噴頭拉伸，但是由于凍膠絲的凍膠成型是在液體凝固浴的冷卻條件下進行的，初生絲條的結(jié)構(gòu)是非常脆弱的，受外部環(huán)境影響非常大，因此，對初生絲條施加較高的噴頭拉伸對于提高纖維的力學(xué)性能是不利的。本發(fā)明人經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，如果在初生絲條定型形成穩(wěn)定的凍膠絲后，在一定的條件下對凍膠絲施加一定的預(yù)拉伸則可以大大提高纖維的拉伸性能。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明解決的技術(shù)問題在于，提供一種具有較好的拉伸性能的超高分子量聚乙烯纖維原絲的制備方法。為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種超高分子量聚乙烯纖維原絲的制備方法，包括以下步驟a)將超高分子量聚乙烯粉末與溶劑混合經(jīng)過溶脹得到懸浮液后再經(jīng)雙螺桿擠出機擠壓溶解得到濃度為4%~25%的紡絲溶液，所述溶劑為室溫下是液體的碳氫化合物；b)將所述紡絲溶液經(jīng)過噴絲、冷卻得到凍膠絲；c)對所述凍膠絲施加1倍~10倍的預(yù)拉伸；d)將預(yù)拉伸后的凍膠絲靜置12小時~48小時得到超高分子量聚乙烯原絲。優(yōu)選的，所述步驟a)包括al)將重均分子量為(1~7)xl(^的超高分子量聚乙烯粉末與溶劑混合在70°C~120°C的溫度范圍內(nèi)溶脹30min~60min制得濃度為4%~25%的懸浮液，所述溶劑為室溫下是液體的碳氫化合物；a2)將所述懸浮液喂入雙螺桿擠出機進行擠壓溶解制得紡絲溶液，所述懸浮液喂入雙螺桿擠出機的入口溫度為90。C120。C，中間擠壓溶解的溫度為160°C~200°C,出口溫度為150°C-190°C，雙螺桿擠出機的旋轉(zhuǎn)速度為30r/min~300r/min,懸浮液在雙螺桿擠出機內(nèi)的停留時間為不超過10分鐘。為了達到本發(fā)明的目的，所述超高分子量聚乙烯粉末為重均分子量(Mw)為(1~7)xi06的線性超高分子量聚乙烯，優(yōu)選的，所述超高分子量聚乙烯為重均分子量為(1.5-4.5)xl06的線性超高分子量聚乙烯，更優(yōu)選的，所述超高分子量聚乙烯的重均分子量為(1.8-4.0)xi06線性超高分子量聚乙烯。所述超高分子量聚乙烯的粉末粒度為40^mi20(Him,優(yōu)選的，所述超高分子量聚乙歸粉末粒度為80pm~180pm。作為超高分子量聚乙烯紡絲原液的溶劑為室溫下是液體的碳氫化合物，優(yōu)選的，可以為氫化萘或烷烴系列，例如可以選自四氫化萘、十氫化萘、煤油、石蠟油或石蠟中的一種或幾種作為超高分子量聚乙烯的溶劑，更優(yōu)選的，可以選用分子量為40-1000的石蠟油作為超高分子量聚乙烯的溶劑。按照本發(fā)明，將所述超高分子量聚乙烯與溶劑在溫度為70。C130。C的范圍內(nèi)溶脹20分鐘60分鐘，優(yōu)選的，將所述超高分子量聚乙烯與溶劑在溫度為75°C~125。C的范圍內(nèi)溶脹25分鐘~55分鐘。為了制備可紡性能高的超高分子量聚乙烯溶液，本發(fā)明提供的紡絲溶液中超高分子量聚乙烯的重量百分比為4%~25%,優(yōu)選的，紡絲溶液中超高分子量聚乙歸的重量百分比為5%~19%,更優(yōu)選的，紡絲溶液中超高分子量聚乙烯的重量百分比為7%~15%。將超高分子量聚乙烯溶脹制備懸浮液之后，需要進一步采用雙螺桿擠出機對懸浮液進行擠壓溶解制備紡絲溶液。其中，雙螺桿擠出機的喂入口溫度為90°C~120°C,中間擠壓溶解的溫度160°C~200°C,出口溫度為150°C~19CTC;懸浮液在雙螺桿擠出機內(nèi)的停留時間為不超過IO分鐘，優(yōu)選的，懸浮液在雙螺桿擠出機內(nèi)的停留時間為3~8分鐘，更優(yōu)選的，懸浮液在雙螺桿擠出機內(nèi)的停留時間為4~6分鐘；雙螺桿擠出機的旋轉(zhuǎn)速度為30-300r/min,優(yōu)選的，雙螺桿擠出機的旋轉(zhuǎn)速度為70~270r/min，更優(yōu)選的，雙螺桿擠出機的旋轉(zhuǎn)速度為90~200r/min。制備紡絲溶液之后，采用凍膠紡絲工藝使用本發(fā)明提供的超高分子量聚乙烯纖維紡絲溶液制備超高分子量聚乙烯纖維。凍膠紡絲的工藝條件為噴絲孔的孔徑為0.6mm~5mm，優(yōu)選的，噴絲孔的孔徑為0.7mm~2mm;噴絲孔長徑比L/D為6/1~30/1，紡絲液擠出速率為0.5m/min~5m/min,紡絲液經(jīng)過20。C6(TC的冷卻定型，噴頭牽伸倍數(shù)不超過2倍；優(yōu)選的，噴頭牽伸倍數(shù)不超過1.8倍。在凍膠絲成型后，為了使凍膠絲具有很好的拉伸性，需要對凍膠絲施加1倍~10倍的預(yù)拉伸，由于絲條此時結(jié)構(gòu)基本定型，對其施加預(yù)拉伸后可以在溶劑的潤滑作用下使大分子鏈進行一定程度的伸展從而為后續(xù)的超倍熱拉伸奠定基礎(chǔ)；優(yōu)選的，對成型后得凍膠絲施加1.5倍7倍的預(yù)拉伸，更優(yōu)選的，對成型后的凍膠絲施加1.9倍6倍的預(yù)拉伸。為了進一步保證凍膠絲中的結(jié)構(gòu)不在熱作用下發(fā)生變化，使預(yù)拉伸在溫度為4°C-25。C的葡道內(nèi)進行，更優(yōu)選的，使預(yù)拉伸在5°C~15。C的萄道內(nèi)進行。由于初生的凍膠絲結(jié)構(gòu)比較脆弱，因此為了使溶劑與凍膠絲處于更加穩(wěn)定的狀態(tài)，在預(yù)拉伸時，在甬道內(nèi)通入溫度與閨道環(huán)境溫度相等的飽和水蒸氣來進一步保證凍膠絲在垂直于絲條的伸展方向上結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化。在對凍膠絲進行預(yù)拉伸后，需要將其靜置12小時48小時。這是因為，凍膠絲在靜置的過程中，由于相分離的作用，一部分溶劑會從纖維中析出，從而凍膠網(wǎng)絡(luò)骨架中的超高分子量聚乙烯大分子鏈之間的相互作用被增強，這種大分子鏈之間的范德華力的增大又進一步將網(wǎng)絡(luò)中的溶劑擠出，與此同時凍膠絲在其縱向和橫向上發(fā)生收縮。這種收縮使超高分子量聚乙烯大分子鏈的交連點增加，而纏結(jié)點不增加，可以改善纖維的拉伸性能，使其在后續(xù)進行超倍熱拉伸時承受較大的拉力。優(yōu)選的，將預(yù)拉伸后的凍膠絲靜置16小時~26小時得到超高分子量聚乙烯原絲。由于超高分子量聚乙烯纖維的力學(xué)性能的穩(wěn)定性受紡絲溶液的均勻性的影響最大，而制備均勻紡絲溶液的關(guān)鍵是在溶脹的過程中時超高分子量聚乙烯均勻溶脹得到均勻的懸浮液。因此本發(fā)明對溶脹過程al)采用如下的工藝步驟.-all)將所述溶劑分為第一質(zhì)量份M1和第二質(zhì)量份M2，Ml與M2的質(zhì)量比為2025:80~75，將Ml在溶脹釜內(nèi)預(yù)熱到IO(TC~120°C,然后將超高分子量聚乙烯與Ml混合進行初步溶脹，初步溶脹時間為10min20min;a12)將M2預(yù)熱到70°C~90。C與初步溶脹后的超高分子量聚乙烯和Ml混合進行再溶脹得到懸浮液，再溶脹時間為25min40min;a13)將再溶脹后的懸浮液送入儲料釜冷卻到室溫再進行步驟a2)。由于溶脹是一個復(fù)雜的吸熱過程，溶劑的成分、溫度、溶劑與超高分子量的重量比等因素對溶脹的質(zhì)量和速度都有較大的影響。在本發(fā)明中，將作為溶劑分為第一質(zhì)量份M1和第二質(zhì)量份M2,M1與M2的質(zhì)量比為20~30:80~70,超高分子量聚乙烯先與Ml在較高的溫度下混合，而且由于濃度較高，因此攪拌效果比較好，溶劑對超高分子量的溶脹作用更加明顯，但是初步溶脹這個過程時間要嚴(yán)格控制，否則會導(dǎo)致黏度增加太快，不利于充分均勻的溶脹。因此初步溶脹的時間為10min-20min。在進行了初步溶脹時候，再加入M2與初步溶脹后的混合物進行再溶脹，有初步溶脹作為基礎(chǔ)，再溶脹可以在溫度較低的范圍內(nèi)進行，并且為了獲得均勻溶脹的懸浮液，再溶脹時間也可適當(dāng)加長。因此，本發(fā)明中再i容月長的時間為25min~40min，將M2預(yù)熱到70°C~IO(TC加入進行再溶脹。由于再溶脹的時間較長，在進行再溶脹時，可以將溶脹釜的環(huán)境溫度降到7(TC100。C,降溫速度對于本發(fā)明的效果并無較大影響。為了比較原絲的拉伸性能，制備超高分子量聚乙烯原絲后需要對原絲進行萃取、干燥、超倍熱拉伸。對原絲萃取時，選用的萃取劑對于溶劑應(yīng)該有良好的相混或相溶性，并且具有低的沸點和高的揮發(fā)性。所用萃取劑可以為易揮發(fā)的低級烷烴和鹵代烴。例如當(dāng)使用石蠟油作為溶劑時，可以選用己烷、庚烷、甲苯、氯甲烷、溶劑油等作為萃取劑，優(yōu)選的，選用溶劑汽油作為萃取劑。原絲經(jīng)過萃取后，在40°C-8(TC的溫度范圍內(nèi)對其進行干燥使萃取劑揮發(fā)，然后再進行超倍熱拉伸。8將原絲萃取之后需要將其干燥除掉原絲上的萃取劑，干燥溫度可以為40°C~90°C，優(yōu)選的，干燥溫度為50°C~70°C。進行超倍熱拉伸的溫度為70°C~140°C，優(yōu)選的，在85°C~135。C的溫度范圍內(nèi)進行超倍熱拉伸。拉伸時，使原絲經(jīng)過甬道，然后在甬道內(nèi)通入保護性氣體，可以為惰性氣體或氮氣，優(yōu)選的，選用加熱后的氮氣作為保護性氣體。牽伸機可以選用熱輥牽伸機或冷輥牽伸機，優(yōu)選的，選用熱輥牽伸機，熱輥的溫度與后面的甬道溫度相等，可以對纖維起到預(yù)熱的作用。本文中，在對纖維施加拉伸時，需要在一定的溫度下進行，因此在牽伸機之間有兩端開口的管子、箱體、圓筒等，然后在其中通入需要溫度的氣體，本文中熱閨道、閨道即指使纖維穿過的圓筒，但不限于此。本發(fā)明提供一種超高分子量聚乙烯纖維原絲生產(chǎn)方法。本發(fā)明在凍膠絲成型后對凍膠絲施加一定牽倍的預(yù)拉伸后靜置12小時~48小時得到超高分子量聚乙烯原絲，由于溶劑的存在對大分子起到一定的潤滑作用，采用合適的預(yù)拉伸后，可以使初生絲條更加均勻，得到拉伸性能高的超高分子量聚乙烯原絲。通過對預(yù)拉伸靜置一段時間得到的原絲，發(fā)生相分離后，會有一部分萃取劑分離出來，有利于后續(xù)萃取工藝的進行，并且可進行較大拉伸比的拉伸。圖l是本發(fā)明制備超高分子量聚乙烯原絲示意圖；圖2是本發(fā)明萃取工藝示意圖；圖3是本發(fā)明拉伸工藝示意圖。具體實施方式為了進一步了解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明優(yōu)選實施方案進行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點，而不是對本發(fā)明權(quán)利要求范圍的限制。實施例為了更好的比較效果，在以下的實施例中均使用相同的原料和設(shè)備制備超高分子量聚乙烯纖維。所用超高分子聚乙烯的重均分子量Mw為2.4xl06，斗分末粒度為80|i~120|Li，所用溶劑為低粘度石蠟油(rj=7.5)，所用萃取劑為120號溶劑油。實施例和比較例中的纖維力學(xué)性能是按照如下方法測試的采用DXLL-20000電子拉力機測定纖維的強度和模量，測試條件為夾距250mm，下降速度50mm/min。為了評價拉伸對纖維力學(xué)性能均勻性的影響，本發(fā)明采用下面的方法處理測試結(jié)果每個試樣的性能值取XpX2，...Xn共n個試樣的性能值；試樣性能取算術(shù)平均值即公式1中Xrn--每個試樣的性-試樣數(shù)；能值，標(biāo)準(zhǔn)差(S)采用如下的方法:-公式1-公式2公式2中符號同式公式1;離散系數(shù)(CV)采用如下的方法CV二|;xlOO%------------------------------------------------公式3公式3中符號同式公式2。實施例1將230kg石蠟油預(yù)熱到112。C后，再將80kg超過分子量聚乙烯與石蠟油放在溶脹釜IOI內(nèi)攪拌進行初步溶脹，初步溶脹時間為15分鐘。初步溶脹后，再將溫度為98。C的第二份石蠟油690kg加到溶脹釜內(nèi)進行再溶脹得到懸浮液，再溶脹時間為30分鐘，攪拌速度不變，再溶脹的同時將溶脹釜的環(huán)境溫度降到98°C。10懸浮液送入儲料釜102內(nèi)冷卻到25'C后再送入雙螺桿擠出機103進行擠壓溶解。其中，雙螺桿擠出機的送入口溫度為100°C、中間溫度為185°C、出口溫度為165°C,在雙螺桿擠出機內(nèi)停留的時間為5分鐘，雙螺桿旋轉(zhuǎn)速度為180rpm。懸浮液經(jīng)過雙螺桿的解纏、擠出制成透明的凍膠溶液。將凍膠溶液經(jīng)過計量泵104、具有400孔的噴絲^反105(噴絲孔直徑0.8mm,長徑比L/D為10/1)以lm/min的噴絲速度寺齊出進入溫度為25。C的凝固水槽106使絲條定型，然后采用噴頭拉伸機107對凍膠絲施加1.5倍的噴頭拉伸得到凍膠絲。將凍膠絲通過溫度為l(TC的萄道108采用預(yù)拉伸機109施加1.6倍的預(yù)拉伸，在進行預(yù)拉伸時在萄道內(nèi)通入溫度為15。C的飽和水蒸氣。將預(yù)拉伸后的凍膠絲放入靜置桶110內(nèi)靜置18小時。參見圖2,將靜置后的凍膠絲采用120號溶劑油進行五級萃取，所謂五級萃取是使纖維依次從低到高經(jīng)過第一萃取箱201、第二萃取箱202、第三萃取箱203、第四萃取箱204、第五萃取箱205,其中第五萃取箱內(nèi)的溶劑油從高到低依次流過第四萃取箱、第三萃取箱、第二萃取箱、第一萃取箱，溶劑油與凍膠絲的送給方向相反。凍膠絲經(jīng)過萃取后再依次經(jīng)過55°C、65。C的兩級干燥。參見圖3，將干燥后的凍膠絲依次喂入第一牽伸機301、第一熱甬道302、第二牽伸機303、第二熱萄道304、第三牽伸機305、第三熱萄道306、第四牽伸機307,然后采用收絲裝置308進行收絲。其中，第一熱甬道的溫度為90°C、第二熱閨道的溫度為110°C,第三熱甬道的溫度為125°C;第一牽伸機、第二牽伸機、第三牽伸機、第四牽伸機全部為五輥牽伸才幾，為了達到本發(fā)明的目的，對于牽神機本發(fā)明并無具體限制，只要能夠滿足牽伸倍數(shù)即可；第一牽伸機的輥溫為9(TC,第二牽伸機的輥溫為ll(TC,第三牽伸機的輥溫為125°C，第四牽伸機的輥溫為15°C。第二牽伸機對原絲施加的牽倍為2.5倍，第三牽伸機對原絲施加的牽倍為3.1倍、第四牽伸機對原絲施加的牽倍為3.39倍。凍膠絲經(jīng)過三級超倍熱拉伸后，采用收絲裝置收絲得到超高分子量聚乙烯纖維。對纖維取樣進行力學(xué)性能測試，每次取十個樣，結(jié)果取平均值，將得出和計算后的的結(jié)果列于表2。實施例2將270kg石蠟油預(yù)熱到118。C，再將100kg超高分子量聚乙烯放在溶脹釜內(nèi)攪拌進行初步溶脹，攪拌速度為，初步溶脹時間為15分鐘，再溶脹時間為35分鐘。初步溶脹后，再將溫度為95。C的第二份石蠟油630kg加到溶脹釜內(nèi)進行再溶脹得到懸浮液，再溶脹時間為35分鐘，攪拌速度不變，再溶脹的同時將溶脹釜內(nèi)的環(huán)境溫度降到95°C。將懸浮液送入儲料釜內(nèi)冷卻到25。C后再送入雙螺桿擠出機進行擠壓溶解得到凍膠紡絲溶液，工藝與實施例l相同。將凍膠紡絲溶液進行紡絲，得到凍膠絲，紡絲工藝與實施例l相同。將凍膠絲進行預(yù)拉伸，與實施例1的區(qū)別在于預(yù)拉伸的倍數(shù)為1.8倍，其它預(yù)拉伸工藝與實施例1相同。將預(yù)拉伸后的凍膠絲進行靜置、萃取，靜置和萃取工藝與實施例l相同。經(jīng)過萃取后，再對凍膠絲進行干燥，干燥工藝與實施例l相同。將干燥后的凍膠絲進行超倍熱拉伸，與實施例l的區(qū)別在于，第二牽伸機的牽倍為2.3，第三牽伸機的牽倍為2.6、第四牽伸機的牽倍為3.6倍，其它與實施例1相同。凍膠絲經(jīng)過三級熱拉伸后，采用收絲裝置收絲，得到超高分子量聚乙烯纖維。對纖維取樣進行力學(xué)性能測試，每次取十個樣，結(jié)果取平均值，將得到和計算后的結(jié)果列于表2。實施例3在本實施例中，制備懸浮液的步驟與實施例1制備懸浮液的步驟相同。將懸浮液送入雙螺桿擠出機進行擠壓溶解制備凍膠紡絲溶液的步驟與實施例1相同。將凍膠紡絲溶液進行紡絲制備凍膠絲的步驟與實施例1相同。進行預(yù)拉伸時，本實施例中將凍膠絲通過溫度為15。C的甬道施加2.5倍的預(yù)拉伸，在進行預(yù)拉伸時在甬道內(nèi)通入溫度為15。C的飽和水蒸氣。本實施例的靜置和萃取步驟與實施例1相同。干燥步驟與實施例l相同。在對凍膠絲進行超倍熱拉伸時，與實施例l的區(qū)別在于，第二牽伸機對原絲施加的牽倍為2.4倍，第三牽伸機對纖維施加的牽倍為2.8，第四牽伸機對纖維施加的牽倍為2.7倍，其它與實施例1相同。凍膠絲經(jīng)過三級熱拉伸后，采用收絲裝置收絲，得到超高分子量聚乙烯纖維。對纖維取樣進行力學(xué)性能測試，每次取十個樣，結(jié)果取平均值，將得到和計算后的結(jié)果列于表2。實施例4將80kg超高分子量聚乙烯與920kg石蠟油放到溶月長釜內(nèi)在溫度為105°C的條件下攪拌溶脹40分鐘得到懸浮液。將懸浮液送入儲料釜冷卻到室溫后再送入雙螺桿擠出機進行擠壓溶解制得透明的凍膠紡絲溶液，雙螺桿擠出機的擠壓溶解工藝與實施例l相同。進行預(yù)拉伸時，本實施例中將凍膠絲通過溫度為15。C的甬道施加2.7倍的預(yù)拉伸，在進行預(yù)拉伸時在萄道內(nèi)通入溫度為15。C的飽和水蒸氣。本實施例的靜置和萃取步驟與實施例1相同。干燥步驟與實施例l相同。在對凍膠絲進行超倍熱拉伸時，與實施例l的區(qū)別在于，第二牽伸機對原絲施加的牽倍為2.0倍，第三牽伸機對纖維施加的牽倍為2.5,第四牽伸機對纖維施加的牽倍為2.7倍，其它與實施例1相同。凍膠絲經(jīng)過三級熱拉伸后，采用收絲裝置收絲，得到超高分子量聚乙烯纖維。對纖維取樣進行力學(xué)性能測試，每次取十個樣，結(jié)果取平均值，將得到和計算后的結(jié)果列于表2。實施例5~實施例12和比較例1~比較例4的溶脹工藝均按照實施例4的步驟制備與實施例4濃度相同的超高分子量聚乙烯懸浮液，再將懸浮液送入雙螺桿擠出機進行擠壓溶解制備凍膠紡絲溶液，雙螺桿擠出機的擠壓溶解工藝與實施例l相同，其它工藝見表l。制備超高分子量聚乙烯纖維后，對纖維進行力學(xué)性能測試，每次取十個樣，結(jié)果取平均值，計算CV值，測試和計算結(jié)果參見表2。表1超高分子量聚乙歸纖維制備工藝<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>續(xù)表1超高分子量聚乙烯纖維制備工藝實施例ii實施例12比4i例1比較例2比較例3比車交侈'J4噴絲孔直徑(mm)1.21.20.80.80.80.8噴絲板L/D12/112/110/110/110/110/1噴絲速度(m/min)1.41.61111凝固水溫度(°C)153025252525噴絲頭牽倍(倍)1.82.01.51.51.51.5預(yù)拉伸閨道及通入^fe和水蒸氣的溫度(。C)912無無無無預(yù)拉伸牽倍(倍)2.83.2無無無無萃取五級五級五級五級五級五級干燥1溫度(。C)606055555555干燥2溫度(。C)656560606060第一牽伸機溫度rc)9510590909090第一熱甬道溫度rc)9510590909090二牽伸機溫度/牽倍(。c/倍)115/1.9118/2.0110/2.4110/2.6110/2.8110/2.7第二熱甬道溫度rc)115118110110110110三牽伸機溫度/牽倍rc/倍)132/2.3134/2.3130/3.0130/3.2130/3.1130/3.3第三熱甬道溫度rc)132134130130130130第四牽伸機牽倍(倍)2.682.144.94.44.93.815<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>伸時，原絲獲得更高的拉伸性能，可以制備性能良好的細旦絲。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。權(quán)利要求1、一種超高分子量聚乙烯纖維原絲制備方法，包括以下步驟a)將超高分子量聚乙烯粉末與溶劑混合經(jīng)過溶脹得到懸浮液后再經(jīng)雙螺桿擠出機擠壓溶解得到濃度為4％～25％的紡絲溶液，所述溶劑為室溫下是液體的碳氫化合物；b)將所述紡絲溶液經(jīng)過噴絲、冷卻得到凍膠絲；c)對所述凍膠絲施加1倍～10倍的預(yù)拉伸；d)將預(yù)拉伸后的凍膠絲靜置12小時～48小時得到超高分子量聚乙烯原絲。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟d)中將預(yù)拉伸后的凍膠絲靜置16小時~26小時得到超高分子量聚乙烯原絲。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟c)中所述預(yù)拉伸是在4°C25。C的甬道內(nèi)進行的。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于步驟c)中所述預(yù)拉伸是在5°C~15'C的閨道內(nèi)進行的。5、根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于在所述萄道內(nèi)通入溫度與甬道相等的飽和水蒸氣。6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述溶劑選自四氫化萘、十氫化萘、煤油、石蠟油或石蠟中的一種或幾種。7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述溶劑為分子量為40~1000的石蠟油。8、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟a)包括al)將重均分子量為(1~7)><106的超高分子量聚乙烯與溶劑混合在70°〇~120°C的溫度范圍內(nèi)溶脹30min~60min制得濃度為4%~25%的懸浮液，所述溶劑為室溫下是液體的碳氫化合物；a2)將所述懸浮液喂入雙螺桿擠出機進行擠壓溶解制得紡絲溶液，所述懸浮液喂入雙螺桿擠出機的入口溫度為90°C~120°C,中間沖齊壓溶解的溫度160°C~200°C，出口溫度為150。C190。C，雙螺桿擠出機的旋轉(zhuǎn)速度為30r/min~300r/min，懸浮液在雙螺桿擠出機內(nèi)的停留時間為不超過10分鐘。9、根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征為所述步驟al)包括all)將所述溶劑分為第一質(zhì)量份M,和第二質(zhì)量份M2,Mi與M2的質(zhì)量比為20~30:80~70,將M!在溶脹釜內(nèi)預(yù)熱到100°C~120°C,然后將超高分子量聚乙烯粉末與M,混合進行初步溶脹，初步溶脹時間為10min20min;a12)將M2預(yù)熱到70°C~100。C與初步溶脹后的超高分子量聚乙烯和M,混合進行再溶脹得到懸浮液，再溶脹時間為25min~40min;a13)將再溶脹后的懸浮液送入儲料釜冷卻到室溫再進行步驟a2)。10、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟b)具體實現(xiàn)為將紡絲溶液采用長徑比為6/1~30/1的噴絲孔以lm/min10m/min的速度噴絲，然后在20°C60。C的溫度范圍內(nèi)冷卻得到凝固絲條，再對凝固絲條施加不超過2倍的噴頭拉伸得到凍膠絲。全文摘要本發(fā)明公開一種超高分子量聚乙烯纖維原絲制備方法，包括以下步驟a)將超高分子量聚乙烯粉末與溶劑混合經(jīng)過溶脹得到懸浮液后再經(jīng)雙螺桿擠出機擠壓溶解得到濃度為4％～25％的紡絲溶液，所述溶劑為室溫下是液體的碳氫化合物；b)將所述紡絲溶液經(jīng)過噴絲、冷卻得到凍膠絲；c)再對凍膠絲施加1倍～10倍的預(yù)拉伸；將預(yù)拉伸后的凍膠絲靜置12小時～48小時得到超高分子量聚乙烯原絲。本發(fā)明在凍膠絲成型后對其施加一定的預(yù)拉伸，可以使初生絲條更加均勻使其具備高的拉伸性能，可以制備性能優(yōu)異的超高分子量聚乙烯纖維。文檔編號D01D1/02GK101591813SQ20081009776公開日2009年12月2日申請日期2008年5月27日優(yōu)先權(quán)日2008年5月27日發(fā)明者周成程申請人:寧波榮溢化纖科技有限公司