一種超高分子量聚乙烯有色纖維的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于超高分子量聚乙烯纖維領(lǐng)域，尤其涉及一種超高分子量聚乙烯有色纖維的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]超高分子量聚乙烯纖維是分子量在100萬(wàn)以上的聚乙烯通過(guò)凝膠紡絲方法制得的一種纖維，具有強(qiáng)度高、模量高、結(jié)晶度高、密度低和良好耐候性等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于軍事、航空航天、海洋艦船、體育和防護(hù)用品(防彈、防刺、防切割)等領(lǐng)域。
[0003]由于超高分子量聚乙烯纖維的結(jié)構(gòu)致密，化學(xué)性能穩(wěn)定，具有極高的化學(xué)惰性，分子結(jié)構(gòu)中不含任何反應(yīng)性基團(tuán)，因此，傳統(tǒng)纖維的著色方法，如載體著色法、高溫著色法、涂膠法等難以實(shí)施于超高分子量聚乙烯纖維的有色化加工中。例如，在高溫高壓條件下對(duì)超高分子量聚乙烯纖維進(jìn)行著色，不但會(huì)破壞纖維的力學(xué)性能，而且難以保證上色均勻；又如，通過(guò)有色膠涂覆的方法對(duì)纖維上色，無(wú)法保證長(zhǎng)久的色牢度，在使用纖維的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)脫膠現(xiàn)象。
[0004]目前，超高分子量聚乙烯纖維的有色化加工方法主要是將顏料和紡絲液在攪拌釜中混合，然后混合液經(jīng)紡絲-萃取-干燥-熱拉伸后制得有色纖維。例如已公開(kāi)的專(zhuān)利ZL200810014184.1中，涉及一種無(wú)機(jī)顏料原液著色的超高分子量聚乙烯纖維，該專(zhuān)利采用無(wú)機(jī)顏料作為著色劑，將著色劑、紡絲白油和超高分子量聚乙烯粉末等原料在攪拌釜中混合，最終制得一種具有顏色的超高分子量聚乙烯纖維。這種纖維有色化工藝對(duì)攪拌釜有極高的污染性，增加了攪拌釜的清洗難度，同時(shí)由于無(wú)機(jī)顏料與紡絲原液的互溶性較差，使得制得的有色纖維很容易出現(xiàn)顏色不均勻的現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種超高分子量聚乙烯有色纖維的制備方法，本發(fā)明提供的制備方法著色均勻、色澤柔和，同時(shí)不會(huì)導(dǎo)致設(shè)備污染。
[0006]本發(fā)明提供了一種超高分子量聚乙烯有色纖維的制備方法，包括:
[0007]a、有機(jī)顏料溶液與超高分子量聚乙烯纖維紡絲原液在雙螺桿擠出機(jī)中共混擠出，進(jìn)行紡絲形成凍膠原絲；
[0008]b、所述凍膠原絲經(jīng)萃取、干燥和熱拉伸后得到超高分子量聚乙烯有色纖維。
[0009]優(yōu)選的，所述有機(jī)顏料的耐熱溫度大于270°C。
[0010]優(yōu)選的，所述有機(jī)顏料的耐熱溫度大于300°C。
[0011]優(yōu)選的，所述雙螺旋桿擠出機(jī)的最高溫度低于有機(jī)顏料的耐熱溫度。
[0012]優(yōu)選的，所述有機(jī)顏料包括酞菁藍(lán)、綠相藍(lán)、中相紅、紅相黃、綠相黃、熒光黃、熒光綠、顏料綠GM、顏料黃MG、炭黑和熒光橙中的一種或多種。
[0013]優(yōu)選的，所述有機(jī)顏料溶液中有機(jī)顏料和溶劑的質(zhì)量比為1:9?12。
[0014]優(yōu)選的，所述的溶劑為白油。
[0015]優(yōu)選的，所述步驟a具體包括:
[0016]有機(jī)顏料溶液與超高分子量聚乙烯纖維紡絲原液匯流，匯流后進(jìn)入雙螺桿擠出機(jī)共混擠出，進(jìn)行紡絲形成凍膠原絲。
[0017]優(yōu)選的，所述有機(jī)顏料溶液與超高分子量聚乙烯纖維紡絲原液匯流的質(zhì)量流量比為 1:20 ?50。
[0018]優(yōu)選的，所述超高分子量聚乙烯纖維紡絲原液的制備方法具體包括:
[0019]超高分子量聚乙烯溶解液和超高分子量聚乙烯溶脹液混合，得到超高分子量聚乙烯紡絲原液；
[0020]所述超高分子量聚乙烯溶解液為超高分子量聚乙烯粉末、紡絲溶劑、抗氧劑和乳化劑的混合液；
[0021]所述超高分子量聚乙烯溶脹液為超高分子量聚乙烯粉末和紡絲溶劑的混合液。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明首先將有機(jī)顏料溶液與超高分子量聚乙烯纖維紡絲原液在雙螺桿擠出機(jī)中共混擠出，進(jìn)行紡絲形成凍膠原絲；將所述凍膠原絲經(jīng)萃取、干燥和熱拉伸后得到超高分子量聚乙烯有色纖維。本發(fā)明將有機(jī)顏料溶液與超高分子量聚乙烯纖維紡絲原液在雙螺桿擠出機(jī)中共混擠出，由于雙螺桿擠出機(jī)的內(nèi)部溫度較高，且紡絲原液和有機(jī)顏料溶液的混合物一直處于流動(dòng)狀態(tài)，因此，可以防止有機(jī)顏料在設(shè)備內(nèi)部的凝固和殘留，有效避免了有機(jī)顏料對(duì)紡絲設(shè)備的污染，降低了紡絲設(shè)備的清洗難度。同時(shí)，由于本發(fā)明采用的顏料為有機(jī)顏料，與紡絲原液的互溶性良好，制備的有色纖維顏色均勻。另外，本發(fā)明提供的方法不會(huì)破壞纖維力學(xué)性能，而且得到的纖維的色牢度較為長(zhǎng)久。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本方法制備得到的超高分子量聚乙烯有色纖維模量為llOOcN/dtex以上，強(qiáng)度為30cN/dtex以上，干濕摩擦牢度達(dá)5級(jí)以上，耐各類(lèi)有機(jī)溶劑牢度為5級(jí)以上。
【具體實(shí)施方式】
[0023]本發(fā)明提供了一種超高分子量聚乙烯有色纖維的制備方法，包括:
[0024]a、有機(jī)顏料溶液與超高分子量聚乙烯纖維紡絲原液在雙螺桿擠出機(jī)中共混擠出，進(jìn)行紡絲形成凍膠原絲；
[0025]b、所述凍膠原絲經(jīng)萃取、干燥和熱拉伸后得到超高分子量聚乙烯有色纖維。
[0026]本發(fā)明首先將有機(jī)顏料溶液與超高分子量聚乙烯纖維紡絲原液在雙螺桿擠出機(jī)中共混擠出，進(jìn)行紡絲形成凍膠原絲。其中，所采用的有機(jī)顏料溶液為有機(jī)顏料和溶劑的混合液。為了保證纖維著色過(guò)程中不出現(xiàn)顏料熱解，本發(fā)明采用的有機(jī)顏料的耐熱溫度優(yōu)選大于270°C，更優(yōu)選大于300°C。所述有機(jī)顏料包括但不限于酞菁藍(lán)、綠相藍(lán)、中相紅、紅相黃、綠相黃、熒光黃、熒光綠、顏料綠GM、顏料黃MG、炭黑和熒光橙中的一種或多種。所述溶劑優(yōu)選為紡絲溶劑，包括但不限于十氫萘、礦物油、煤油或白油等，優(yōu)選為白油。所述有機(jī)顏料和溶劑的質(zhì)量比優(yōu)選為1:5?20，更優(yōu)選為1:7?15，最優(yōu)選為1:9?12。
[0027]本發(fā)明采用的超高分子量聚乙烯纖維紡絲原液為超高分子量聚乙烯溶解液與超高分子量聚乙烯溶脹液的混合液，其制備方法具體包括:
[0028]超高分子量聚乙烯溶解液和超高分子量聚乙烯溶脹液混合，得到超高分子量聚乙烯紡絲原液；
[0029]所述超高分子量聚乙烯溶解液為超高分子量聚乙烯粉末、紡絲溶劑、抗氧劑和乳化劑的混合液；
[0030]所述超高分子量聚乙烯溶脹液為超高分子量聚乙烯粉末和紡絲溶劑的混合液。
[0031]所述超高分子量聚乙烯溶解液為超高分子量聚乙烯粉末、紡絲溶劑、抗氧劑和乳化劑的混合液，其中，超高分子量聚乙烯的重均分子量?jī)?yōu)選為3?5X106。所述紡絲溶劑包括但不限于十氫萘、礦物油、煤油或白油等，優(yōu)選為白油。所述抗氧劑為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的抗氧劑，可以為抗氧劑1010、抗氧劑168、抗氧劑B225等。所述乳化劑為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的乳化劑，可以為乳化劑EL-12、乳化劑FLUFD0LW90等。所述超高分子量聚乙烯粉末、紡絲溶劑、抗氧劑和乳化劑的質(zhì)量比優(yōu)選為1:120?170:0.01?0.05:0.0005?0.002，更優(yōu)選為 1:130 ?160:0.02 ?0.04:0.0005 ?0.002，最優(yōu)選:1: 145 ?155:0.025 ?0.035:0.0005 ?0.002。
[0032]本發(fā)明采用的超高分子量聚乙烯溶解液按照如下步驟制備:
[0033]超高分子量聚乙烯粉末、紡絲溶劑、抗氧劑和乳化劑混合后經(jīng)過(guò)平衡放置得到高分子量聚乙烯溶解液。
[0034]首先將超高分子量聚乙烯粉末、紡絲溶劑、抗氧劑和乳化劑混合，混合的初始溫度優(yōu)選為60?70°C，混合的方式優(yōu)選為攪拌，攪拌速率優(yōu)選為65?70轉(zhuǎn)/min。本發(fā)明優(yōu)選在攪拌過(guò)程中對(duì)混合液升溫，使混合液溫度由60?70°C升溫至150?160°C，升溫速率優(yōu)選為0.73?0.820C /min，之后維持150?160°C保溫?cái)嚢?，保溫?cái)嚢璧臅r(shí)間優(yōu)選為lh。保溫?cái)嚢杞Y(jié)束后，混合液再經(jīng)過(guò)平衡放置即可得到超高分子量聚乙