專利名稱：高濃度超高分子量聚乙烯紡絲溶液的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高濃度超高分子量聚乙烯紡絲溶液的制備方法。
背景技術(shù)：
超高分子量聚乙烯纖維具有優(yōu)異的物理機(jī)械性能，成為繼碳纖維和芳綸之后出現(xiàn)的第三代高性能纖維。就強(qiáng)度而言，目前超高分子量聚乙烯纖維繩索可以吊起來的最大重量是同樣粗細(xì)鋼絲繩吊起的最大重量的八倍，是目前已經(jīng)工業(yè)化的纖維中強(qiáng)度最高的纖維。此外，超高分子量聚乙烯纖維的密度小于碳纖維和芳綸，具有優(yōu)異的耐化學(xué)性和耐氣候性，高能量吸收性，低導(dǎo)電性，防水性等特點(diǎn)。鑒于上述性能，該纖維成為繼碳纖維和芳綸之后又一種主要的高性能纖維。1979年荷蘭DSM公司首次申請(qǐng)了該纖維的生產(chǎn)專利，隨后美國的聯(lián)合信號(hào)公司(現(xiàn)在的Honeywell公司)購買了該專利，經(jīng)改進(jìn)后水平進(jìn)一步提高，到了 90年代中期，生產(chǎn)規(guī)模達(dá)到了 IOOOt/年。目前國際上只有荷蘭DSM公司，美國Allied公司，日本東洋紡公司和三井公司等幾家公司擁有專利技術(shù)并已形成工業(yè)化規(guī)模的生產(chǎn)。國內(nèi)的超高分子量聚乙烯纖維的生產(chǎn)工業(yè)化正處于邊生產(chǎn)、邊摸索、邊改進(jìn)、邊完善的階段，主要生產(chǎn)企業(yè)有中紡?fù)顿Y北京同益中特種纖維公司(年產(chǎn)量1200噸)，寧波大成新材料股份有限公司(年產(chǎn)量1200噸左右)，和湖南中泰公司(年產(chǎn)量1200噸左右)。而由于國際市場的大量需求，使得國內(nèi)的生產(chǎn)廠家都不斷在擴(kuò)大或是計(jì)劃擴(kuò)大其生產(chǎn)規(guī)模，以適應(yīng)國內(nèi)、國際市場的需求。目前超高分子量聚乙烯纖維產(chǎn)業(yè)正處于行業(yè)成長期，發(fā)展前景廣闊。中國專利89107905. X公開了一種包含以超高分子量聚乙烯和可溶解超高分子量聚乙烯的有機(jī)溶劑，經(jīng)過溶脹和溶解制備超高分子量聚乙烯溶液的方法，提高溶液的均勻性和縮短溶解時(shí)間的方法，并改善凍膠纖維的拉伸性能。中國專利01123737. 6也公開了一種超高分子量聚乙烯纖維的制造方法，是利用半封閉式溫度控制區(qū)和匹配的分子量、原液濃度、噴絲孔的孔徑、長徑比與擠出速率等參數(shù)，通過調(diào)節(jié)紡絲原液或紡絲熔體擠出后的縱向拉伸速率，使部分高分子纏結(jié)點(diǎn)解除，得到具有適宜超分子結(jié)構(gòu)的原絲，經(jīng)多級(jí)拉伸處理得到超高分子量聚乙烯纖維。但以上工藝均提及提高紡絲原液的固含量，以提高生產(chǎn)效率。中國專利200810034216. 4和中國專利200810034215. X分別公開了超高分子量聚乙烯纖維的紡絲工藝，采用一步法溶脹和溶解的連續(xù)工藝，將紡絲溶液濃度由原來的5 8% 提高到1(Γ15%，生產(chǎn)效率提高30%以上。但所述工藝中沒有提及生產(chǎn)過程中分子量降解的控制問題。中國專利101775666公開了一種高濃度超高分子量聚乙烯纖維的制備方法，首先一種濃度為廣10%的超高分子量聚乙烯凍膠，然后將凍膠粉碎成O. lmnT30mm的顆粒，經(jīng)過高速離心機(jī)脫油得到固含量為20% 70%的超高分子量聚乙烯原來，喂入雙螺桿擠出機(jī)擠出紡絲，經(jīng)萃取、干燥和超倍熱牽伸，得到超高分子量聚乙烯纖維。不過，由于多了低濃度凍膠的制備、冷卻、粉碎和脫油等工序，使得高濃度的優(yōu)勢沒有得到充分發(fā)揮。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種減少生廣過程中間環(huán)節(jié)，提聞生廣效率的聞濃度超聞分子量聚乙烯紡絲溶液的制備方法。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是
一種高濃度超高分子量聚乙烯紡絲溶液的制備方法，其特征是包括下列步驟
(1)將分子量為500萬到800萬的超高分子量聚乙烯粉末和抗氧劑一起加入到溶劑中， 超高分子量聚乙烯、抗氧劑和溶劑的質(zhì)量百分比為疒3:0. 0025、. 04:100，邊攪拌邊溶解， 制得低濃度的超高分子量聚乙烯溶液；
(2)將低濃度的超高分子量聚乙烯溶液在19(T220°C下濃縮處理，得到均勻、完全溶解的10°/Γ20%高濃度超高分子量聚乙烯溶液。步驟(I)中攪拌速度為8(Γ100轉(zhuǎn)/分鐘；溶解是指在19(T220°C的高溫下溶解Γ8 小時(shí)。步驟(2)濃縮處理時(shí)間為8 10分鐘。所述的超高分子量聚乙烯粉末粒徑為1(Γ60目。所述的溶劑是白油或者煤油。所述的抗氧劑是抗氧劑168、抗氧劑1010中的一種或者兩種。本發(fā)明提供了一種高濃度超高分子量聚乙烯紡絲溶液的制備方法，是一種簡便的工藝路線，首先把超高分子量聚乙烯充分溶解，然后通過高溫離心濃縮提高紡絲濃度，最終制備均勻的完全溶解的紡絲溶液，為后續(xù)制備高質(zhì)量的原絲和高品質(zhì)的超高分子量聚乙烯纖維奠定基礎(chǔ)。本發(fā)明的有益效果是
1、減少配置紡絲溶液的繁瑣工序，提高工作效率；
2、提高紡絲溶液濃度，提高雙螺桿擠出效率；
3、可以制備均勻的完全溶解的紡絲溶液，為后續(xù)制備高質(zhì)量的原絲和高強(qiáng)度高模量的超高分子量聚乙烯纖維打下基礎(chǔ)；
4、降低溶劑和萃取劑的使用和消耗，節(jié)能環(huán)保，降低生產(chǎn)成本。下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
具體實(shí)施例方式一種高濃度超高分子量聚乙烯紡絲溶液的制備方法，包括下列步驟
(1)將分子量為500萬到800萬的超高分子量聚乙烯粉末和抗氧劑一起加入到溶劑中， 超高分子量聚乙烯、抗氧劑和溶劑的質(zhì)量百分比為2 3:0. 0025、. 04:100(例2:0. 025:100、 2.5:0. 03:100,3:0. 04:100 )，邊溶解邊攪拌，高溫溶解，制得低濃度的超高分子量聚乙烯溶液；
(2)將低濃度的超高分子量聚乙烯高溫溶液在19(T220°C(例190°C、210°C、220°C)下濃縮處理，得到均勻、完全溶解的10°/Γ20% (例10%、15%、20%)高濃度超高分子量聚乙烯溶液。步驟(I)中攪拌速率為80 100轉(zhuǎn)/分鐘；高溫溶解是在19(T220°C (例190°C、 210°C、220°C )的高溫下溶解4 8小時(shí)(例4小時(shí)、6小時(shí)、8小時(shí))。步驟(2)濃縮處理時(shí)間為8 10分鐘(例8、9、10分鐘)。所述的超高分子量聚乙烯粉末粒徑為10 60目(例10目、30目、60目)。所述的溶劑是白油或者煤油。所述的抗氧劑是抗氧劑168、抗氧劑1010中的一種或者兩種。
權(quán)利要求
1.一種高濃度超高分子量聚乙烯紡絲溶液的制備方法，其特征是包括下列步驟(1)將分子量為500萬到800萬的超高分子量聚乙烯粉末和抗氧劑一起加入到溶劑中， 超高分子量聚乙烯、抗氧劑和溶劑的質(zhì)量百分比為疒3:0. 0025、. 04:100，邊攪拌邊溶解， 制得低濃度的超高分子量聚乙烯溶液；(2)將低濃度的超高分子量聚乙烯溶液在19(T220°C下濃縮處理，得到均勻、完全溶解的10°/Γ20%高濃度超高分子量聚乙烯溶液。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高濃度超高分子量聚乙烯紡絲溶液的制備方法，其特征是 步驟(I)中攪拌速率為8(Γ100轉(zhuǎn)/分鐘；高溫溶解是在19(T220°C的高溫下溶解4 8小時(shí)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高濃度超高分子量聚乙烯紡絲溶液的制備方法，其特征是 步驟(2)濃縮處理時(shí)間為8 10分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的高濃度超高分子量聚乙烯紡絲溶液的制備方法，其特征是所述的超高分子量聚乙烯粉末粒徑為10飛0目。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的高濃度超高分子量聚乙烯紡絲溶液的制備方法，其特征是所述的溶劑是白油或者煤油。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的高濃度超高分子量聚乙烯紡絲溶液的制備方法，其特征是所述的抗氧劑是抗氧劑168、抗氧劑1010中的一種或者兩種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高濃度超高分子量聚乙烯紡絲溶液的制備方法，包括將分子量為500萬到800萬的超高分子量聚乙烯粉末和抗氧劑一起加入到溶劑中，高溫溶解，制得低濃度的超高分子量聚乙烯溶液；將低濃度的超高分子量聚乙烯高溫溶液在190~220℃下濃縮處理，得到均勻、完全溶解的10%~20%高濃度超高分子量聚乙烯溶液。本發(fā)明減少了生產(chǎn)過程中間環(huán)節(jié)，提高生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)D01D1/02GK102605440SQ20121008746
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月29日
發(fā)明者張竹標(biāo), 朱建軍, 王新鵬, 羅曉娟 申請(qǐng)人:江蘇九九久科技股份有限公司, 江蘇神泰科技發(fā)展有限公司