高強(qiáng)高模聚乙烯凍膠纖維的微波萃取、干燥工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高強(qiáng)高模聚乙烯凍膠纖維的微波萃取、干燥工藝，以二氯甲烷為萃取劑，萃取和干燥在同一臺密閉的有微波輻射源的萃取裝置中連續(xù)進(jìn)行；由紡絲工段制得的超高分子量聚乙烯凍膠絲，進(jìn)入有微波輻射源的一級萃取槽中進(jìn)行微波萃取后再進(jìn)入微波干燥箱中進(jìn)行微波干燥；干燥后的纖維經(jīng)拉伸制得高強(qiáng)高模聚乙烯纖維成品。本發(fā)明在現(xiàn)有的萃取裝置上進(jìn)行改造即可連續(xù)進(jìn)行微波萃取和干燥段，無需額外的干燥設(shè)備，減少了設(shè)備投資。且只需進(jìn)行一級萃取即可萃取凍膠絲中99.5%以上的第一溶劑，萃取能力強(qiáng)，萃取劑用量少，安全性能高。制得的纖維成品力學(xué)性能好，含油率低于0.5%。
【專利說明】高強(qiáng)高模聚乙烯凍膠纖維的微波萃取、干燥工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)高模聚乙烯凍膠纖維的微波萃取、干燥工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]高強(qiáng)高模聚乙烯纖維是繼碳纖維和芳綸纖維之后出現(xiàn)的第三代高性能纖維，以其高強(qiáng)、高模、質(zhì)輕、耐磨損、耐低溫、耐紫外線、抗屏蔽、柔韌性好、沖擊能量吸收高及耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿化學(xué)腐蝕等眾多優(yōu)異性能而廣泛應(yīng)用于航海、航空、航天、防御裝備及現(xiàn)代化戰(zhàn)爭中。
[0003]目前工業(yè)化生產(chǎn)聚乙烯纖維采用凝膠紡絲——高倍熱拉伸工藝，該工藝又可分為干法和濕法兩種。除荷蘭DSM、日本東洋紡公司采用干法工藝外，其他的公司均采用濕法工藝。
[0004]濕法工藝分為紡絲原液制備、拉制凝膠絲條、萃取干燥和拉伸定形四道工序。經(jīng)凝膠紡絲制備的初生絲是一種高度溶脹的凝膠體，內(nèi)含大量高沸點(diǎn)溶劑使大分子鏈溶劑化，降低了鏈間的次價鍵力和纏結(jié)點(diǎn)密度。溶劑化作用使大分子鏈的松弛活化能降低，活動性增加，在承受張力時，尤其在高溫下拉伸時相對滑移，降低了纖維的強(qiáng)度和模量，因此必須除去溶劑。
[0005]目前普遍采用萃取方式除去凝膠絲條中高沸點(diǎn)溶劑，為提高萃取效率常采用多級萃取，造成萃取及回收成本高，且由于萃取劑多為低沸點(diǎn)易揮發(fā)物質(zhì)，易產(chǎn)生安全及環(huán)保問題。為除去凝膠絲條中殘存的萃取劑，需進(jìn)行干燥處理。而干燥多采用熱風(fēng)干燥，由于聚乙烯絲條由傳送帶(通常為鐵網(wǎng))送入干燥室，進(jìn)行熱風(fēng)干燥時易造成絲條在與鐵網(wǎng)的接觸面上局部受熱過大，絲條受熱不均勻，使得成品絲條力學(xué)性能不穩(wěn)定。
[0006]CN100427653C中以碳?xì)浠衔餅檩腿?，凍膠絲經(jīng)過集束張力架、分絲架、壓油輥、碳?xì)湟侯A(yù)處理浴槽、七輥牽引輥、超聲波碳?xì)漭腿〔邸犸L(fēng)干燥、多級拉伸、卷繞得高強(qiáng)高模聚乙烯纖維，溶劑含量1.2-1.8%。該工藝流程較長，超聲萃取大大加快了萃取速度，但同時也加快了萃取劑的揮發(fā)，造成纖維成本的增加，惡化了環(huán)境。
[0007]CN1912198A公開了一種超高分子量聚乙烯纖維制備過程中的牽伸萃取方法。在萃取過程中同時進(jìn)行牽伸操作，可以促使纖維表面發(fā)生表面更新，消除可能出現(xiàn)的皮層，加快萃取速度；由于牽伸應(yīng)力的存在，促使溶劑脫離初生纖維后出現(xiàn)的空洞閉合，使纖維結(jié)構(gòu)更為致密。為獲得合適的牽伸倍率，需要在各個萃取槽間分配合適的牽伸倍率，這就增加了操作難度，且需要增加導(dǎo)絲輥及電機(jī)數(shù)目，增加設(shè)備投資。
[0008]CN1693545A公開了一種超高分子量聚乙烯纖維制備中的超臨界萃取及干燥方法。該方法選用甲烷、乙烷、丙烷、乙烯、丙烯中的一種為萃取劑，萃取與干燥在同一個設(shè)備中完成，簡化了工藝過程，但超臨界萃取需要高溫高壓，對設(shè)備的要求高，安全性大大降低。
[0009]CN102115964B提出了一種超高分子量聚乙烯纖維的干燥方法，對絲條進(jìn)行三級干燥，并改變熱風(fēng)的吹送方向，使絲條受熱均勻，穩(wěn)定絲條的力學(xué)性能。由于采用了三級干燥，增加了對設(shè)備的投資，且由于鐵網(wǎng)的導(dǎo)熱性，并不能完全使絲條受熱均勻，在超倍拉伸時易出現(xiàn)“毛絲”和“斷頭”現(xiàn)象。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于提供一種制得的纖維成品力學(xué)性能好、工藝安全性能高的高強(qiáng)高模聚乙烯凍膠纖維的微波萃取、干燥工藝。
[0011]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
一種高強(qiáng)高模聚乙烯凍膠纖維的微波萃取、干燥工藝，其特征是:以二氯甲烷為萃取齊IJ，萃取和干燥在同一臺密閉的有微波輻射源的萃取裝置中連續(xù)進(jìn)行；由紡絲工段制得的超高分子量聚乙烯凍膠絲，進(jìn)入有微波輻射源的萃取槽中進(jìn)行微波萃取后再進(jìn)入微波干燥段中進(jìn)行微波干燥段；干燥后的纖維經(jīng)拉伸制得高強(qiáng)高模聚乙烯纖維成品。
[0012]超高分子量聚乙烯凍膠絲進(jìn)入微波干燥箱的速度為5-50m/min。
[0013]在萃取槽中的萃取劑上加入水進(jìn)行水封，水封厚度在5_25cm之間。
[0014]微波干燥箱中進(jìn)行微波干燥，收集得到的二氯甲烷回用于一級萃取。
[0015]本發(fā)明在現(xiàn)有的萃取裝置上進(jìn)行改造即可連續(xù)進(jìn)行微波萃取和干燥，無需額外的干燥設(shè)備，減少了設(shè)備投資。且只需進(jìn)行一級萃取即可萃取凍膠絲中99.5%以上的第一溶齊U，萃取能力強(qiáng)，萃取劑用量少，安全性能高。采用微波干燥段代替?zhèn)鹘y(tǒng)的熱風(fēng)干燥，可使凝膠絲條受熱均勻，且不損傷纖維內(nèi)部結(jié)構(gòu)，制得的纖維成品力學(xué)性能好，含油率低于0.5%。此外，萃取與干燥在同一密閉裝置中進(jìn)行，易揮發(fā)萃取劑在冷凝器上冷凝下來，增加了萃取劑的回收率，無環(huán)境污染問題。
[0016]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
【具體實(shí)施方式】
[0017]一種高強(qiáng)高模聚乙烯凍膠纖維的微波萃取、干燥工藝，以二氯甲烷為萃取劑，萃取和干燥在同一臺密閉的有微波輻射源的萃取裝置中連續(xù)進(jìn)行；由紡絲工段制得的超高分子量聚乙烯凍膠絲，以5m/min的速度進(jìn)入有微波輻射源的一級萃取槽中(內(nèi)裝萃取劑二氯甲烷，二氯甲烷上有IOcm水封)進(jìn)行微波萃取后再以7m/min的速度進(jìn)入微波干燥段中進(jìn)行微波干燥段。干燥后的纖維經(jīng)三級超倍拉伸制得聚乙烯纖維成品，強(qiáng)度達(dá)45.2，模量達(dá)235，含油率0.27%。微波干燥段中進(jìn)行微波干燥段時收集得到的二氯甲烷回用于一級萃取。
【權(quán)利要求】
1.一種高強(qiáng)高模聚乙烯凍膠纖維的微波萃取、干燥工藝，其特征是:以二氯甲烷為萃取劑，萃取和干燥在同一臺密閉的有微波輻射源的萃取裝置中連續(xù)進(jìn)行；由紡絲工段制得的超高分子量聚乙烯凍膠絲，進(jìn)入有微波輻射源的萃取槽中進(jìn)行微波萃取后再進(jìn)入微波干燥箱中進(jìn)行微波干燥；干燥后的纖維經(jīng)拉伸制得高強(qiáng)高模聚乙烯纖維成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)高模聚乙烯凍膠纖維的微波萃取、干燥工藝，其特征是:超高分子量聚乙烯凍膠絲進(jìn)入微波干燥的速度為5-50m/min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高強(qiáng)高模聚乙烯凍膠纖維的微波萃取、干燥工藝，其特征是:萃取劑包括二氯甲烷、四氯乙烯、三氯乙烯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高強(qiáng)高模聚乙烯凍膠纖維的微波萃取、干燥工藝，其特征是:在萃取槽中的萃取劑上加入水進(jìn)行水封，水封厚度在5-25cm之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高強(qiáng)高模聚乙烯凍膠纖維的微波萃取、干燥工藝，其特征是:微波干燥段中進(jìn)行微波干燥段，收集得到的溶劑回用于萃取。
【文檔編號】D01F11/06GK103882561SQ201410079520
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月6日
【發(fā)明者】夏俊維, 李珣珣, 周新基, 朱建軍 申請人:江蘇九九久科技股份有限公司