CN102586925A - 超高分子量聚乙烯绳网用有色纤维制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种超高分子量聚乙烯绳网用有色纤维的制备方法。本发明分三个步骤实施：1.采用超高分子量聚乙烯树脂加HDPE聚乙烯和有机颜料色粉，制备超高分子量聚乙烯粉状有色母料。2.用超高分子量聚乙烯树脂，选用白油作溶剂，再加上述超高分子量聚乙烯粉状有色母料，制备有色纺丝溶液体，进行混合溶胀，冷却后挤压喷丝和水浴凝固，制备超高分子量聚乙烯有色冻胶纤维。3.将已制备的超高分子量聚乙烯有色冻胶纤维：经萃取工序，进行热风烘干，干燥后再经三道热拉伸，最后纤维定型。有色超高分子量聚乙烯纤维，能满足不同规格的绳索和渔网应用。

Description

超高分子量聚乙烯绳网用有色纤维制备方法
技术领域
本发明涉及高性能纤维技术领域，涉及一种超高分子量聚乙烯绳网用有色纤维的制备方法。
背景技术
超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)是当今世界三大高科技纤维(碳纤维、芳纶、UHMWPE)之一。是上世纪70年代末研制成功，80年代实现产业化的一种高强度、低延伸、高模量的高性能纤维，近20年来有较快的发展，其生产技术均通过冻胶纺丝法生产，主要制备方法分为二个步骤完成：一是将超高分子量粉末树脂与大量溶剂配制超高分子量聚乙烯混合纺丝液，通过双螺杆挤压机，挤出喷丝凝固成超高分子量聚乙烯冻胶纤维；二是将冻胶纤维经萃取、干燥、三道超倍热牵伸获得超高分子量聚乙烯成品纤维，纤维均为白色，该纤维不能满足应用海洋工程高强绳索、渔网等颜色要求。其次由于超高分子量聚乙烯纤维分子密度高，无官能团表面光滑，也无法进行染色解决。
超高分子量聚乙烯制备有色纤维，是当今行业专家的研究热点。
现有技术(ZL200810014184.1)公开一种有色高强聚乙烯纤维制备方法，其将超高分子量聚乙烯粉末加入于白色矿物油，再加无机颜料混合后，经双螺杆挤出机内加热纺制超高分子量聚乙烯冻胶纤维，再经萃取、干燥及牵伸后获得有色高强聚乙烯纤维，该方法存在无机颜料在双螺杆高温溶胀时颜色淡化，其次大量颜料溶解在矿物油溶剂中，不利于溶剂回收，成本高，纤维颜色浅，均匀性差等缺陷。
现有技术(201110090622.4)公开一种超高分子量聚乙烯红色纤维的制备方法：(1)其将红色纳米级有机颜料加入到450万超高分子量聚乙烯粉末中，进行充分搅拌混合，形成超高分子量聚乙烯的有色聚合体；(2)再将有色聚合体与70#溶剂白油及抗氧剂进行高剪切制备超高分子量聚乙烯纺丝混合液；(3)将步骤(2)纺丝混合液用高剪切泵输入螺杆挤压机，挤出喷丝经冷水浴凝固有色冻胶原丝，之后再经萃取干燥及多级热牵伸获得超高分子量聚乙烯红色纤维。经该生产方法分析：一是存在纳米级颜料难以避免混合在大量溶剂白油中，影响溶剂回收质量；二是公开技术只能满足红色、黄色、橙色纤维生产。
现有技术(200910154196.9)公开一种超高分子量聚乙烯有色细旦纤维的生产方法，其三种实施匹配方案制备的超高分子量聚乙烯有色乳状混合液后，都经过双螺杆挤出机挤压喷丝水浴处理，再经萃取、干燥、超倍拉伸成超高分子量聚乙烯有色细旦纤维。该公开技术一是同样存在纳米级颜料在高温熔融下，难以避免颜料混合在大量溶剂白油中，影响溶剂回收质量和有色纤维的均匀性，二是只能满足2D～2.5D×164F的细旦纤维生产。
发明内容
根据背景公开三项技术表明，都存在超高分子量聚乙烯有色纤维生产的不同缺陷，而更不能满足应用于高强绳索、渔网的生产要求。本发明目的，是在于提供制备高强绳索和高强渔网用的超高分子量聚乙烯有色粗旦纤维的制备技术。
本发明是一种超高分子量聚乙烯绳网用有色纤维制备技术，具体分三个步骤实施：
步骤1：
采用超高分子量聚乙烯树脂加HDPE聚乙烯和有机颜料色粉，用排气式双螺杆挤出机制备超高分子量聚乙烯有色母粒，再将制备的有色母粒研磨成超高分子量聚乙烯粉状有色母料。
步骤2：
选用超高分子量聚乙烯树脂，选用白油作溶剂，再加上述超高分子量聚乙烯粉状有色母料，制备有色纺丝溶液体:输入溶胀釜进行混合溶胀，连续搅拌，使超高分子量聚乙烯树脂与超高分子量聚乙烯色母料达到混合乳体状态，将溶胀后的有色树脂溶液冷却，输送到双螺杆挤出机塑化挤压喷丝和水浴凝固，制备超高分子量聚乙烯有色冻胶纤维。
步骤3：
将已制备的超高分子量聚乙烯有色冻胶纤维：①先经萃取工序，用碳氢清洁剂将白油溶剂萃取分离；②萃取后的初生纤维再进行热风烘干；③经干燥后纤维再经三道热拉伸；④纤维定型：经三道热拉伸后再经热定型，最后将超高分子量聚乙烯纤维收卷成筒装，为有色纤维成品。
该生产方法具有：一是有机颜料充分利用，颜料不易混合在溶剂白油中；二是着色均匀、色牢度高，能耐海水长期浸泡和抗紫外线光照等功能；三是满足各种颜色的制备，纤维规格1600D～3200D复丝，单丝纤度为5～10旦尼尔，伸长率为4％～4.5％，纤维断裂强度为30～33g/D，能满足高强度绳索及远洋捕捞拖网、深海养殖大型围网等使用要求。
高强绳索、渔网用超高分子量聚乙烯有色纤维，颜色以黑色、蓝色、绿色、咖啡色为主的各种有色纤维，规格以1600D×300F、2000D×300F、2400D×320F、3000D×320F、3200D×320F的粗旦纤维，单丝纤度为5～10旦尼尔，伸长率为4％～5％，强力均≥30g/D的有色超高分子量聚乙烯纤维，能满足不同规格的绳索和渔网应用。
具体实施方式
本发明是一种超高分子量聚乙烯绳网用有色纤维制备技术，具体分三个步骤实施：
步骤1：
采用100～120万分子量的超高分子量聚乙烯树脂加HDPE聚乙烯和有机颜料色粉，其重量配比10∶2∶1；色粉颜色可根据渔网要求配制。用排气式双螺杆挤出机制备超高分子量聚乙烯色母粒，双螺杆加温160℃～180℃，挤出速度为每分钟120～160转。再将制备的色母粒研磨成超高分子量聚乙烯粉状有色母料，粉末粒度大小为20-30目。
步骤2：
选用200～300万分子量超高分子量聚乙烯树脂，选用5#～10#白油作溶剂，再加上述超高分子量聚乙烯粉状有色母料，制备有色纺丝溶液体，其重量配比为：10∶40∶2～3。输入溶胀釜进行混合溶胀，溶胀温度为90～115℃，溶胀时间为1.5～3小时，连续搅拌，使超高分子量聚乙烯树脂与超高分子量聚乙烯色母料达到混合乳体状态，将溶胀后的有色树脂溶液冷却至50～60℃时，输送到双螺杆挤出机塑化挤压喷丝和水浴凝固，水浴凝固时间为1～2分钟，温度为4℃～8℃，制备超高分子量聚乙烯有色冻胶纤维，冻胶纤维直径0.5～0.8mm。
步骤3：
将已制备的超高分子量聚乙烯有色冻胶纤维：①先经萃取工序，用碳氢清洁剂将白油溶剂萃取分离；②萃取后的初生纤维再进行热风烘干，热风温度控制在60-80℃；③经干燥后纤维再经三道热拉伸，第一道拉伸倍数为10～15倍，热风温度为120℃～135℃；第二道拉伸倍数为1.5～2倍，热风温度125℃～140℃；第三道拉伸倍数为1.2～1.5倍，热风温度为130℃～150℃；④纤维定型：定型温度为130℃～140℃。经三道热拉伸和热定型后将超高分子量聚乙烯纤维收卷成筒装有色纤维成品。

Claims (8)

1.一种超高分子量聚乙烯绳网用有色纤维制备方法，分三个步骤实施：
步骤1：
采用超高分子量聚乙烯树脂加HDPE聚乙烯和有机颜料色粉，用排气式双螺杆挤出机制备超高分子量聚乙烯有色母粒，再将制备的有色母粒研磨成超高分子量聚乙烯粉状有色母料。
步骤2：
选用超高分子量聚乙烯树脂，选用白油作溶剂，再加上述超高分子量聚乙烯粉状有色母料，制备有色纺丝溶液体:输入溶胀釜进行混合溶胀，连续搅拌，使超高分子量聚乙烯树脂与超高分子量聚乙烯色母料达到混合乳体状态，将溶胀后的有色树脂溶液冷却，输送到双螺杆挤出机塑化挤压喷丝和水浴凝固，制备超高分子量聚乙烯有色冻胶纤维。
步骤3：
将已制备的超高分子量聚乙烯有色冻胶纤维：①先经萃取工序，用碳氢清洁剂将白油溶剂萃取分离；②萃取后的初生纤维再进行热风烘干；③干燥后纤维再经三道热拉伸；④纤维定型：经三道热拉伸后再经热定型，最后将超高分子量聚乙烯纤维收卷成筒装，为有色纤维成品。
2.根据权利要求1所述的制备方法，在步骤1中：
采用100～120万分子量的超高分子量聚乙烯树脂加HDPE聚乙烯和有机颜料色粉，其重量配比10∶2∶1。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，在步骤1中：
双螺杆加温160℃～180℃，挤出速度为每分钟120～160转；再将制备的色母粒研磨成超高分子量聚乙烯粉状有色母料，粉末粒度大小为20-30目。
4.根据权利要求1、2或3所述的制备方法，在步骤2中：
选用200～300万分子量超高分子量聚乙烯树脂，选用5#～10#白油作溶剂，再加上述超高分子量聚乙烯粉状有色母料，制备有色纺丝溶液体，其重量配比为：10∶40∶2～3。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的制备方法，在步骤2中：
溶胀釜溶胀温度为90～115℃，溶胀时间为1.5～3小时，将溶胀后的有色树脂溶液冷却至50～60℃时，输送到双螺杆挤出机塑化挤压喷丝和水浴凝固，水浴凝固时间为1～2分钟，温度为4℃～8℃，制备超高分子量聚乙烯有色冻胶纤维，冻胶纤维直径0.5～0.8mm。
6.根据权利要求1所述的制备方法，在步骤3②中：萃取后的初生纤维进行热风烘干的热风温度控制在60-80℃。
7.根据权利要求1或6所述的制备方法，在步骤3③中：
纤维经三道热拉伸，第一道拉伸倍数为10～15倍，热风温度为120℃～135℃；第二道拉伸倍数为1.5～2倍，热风温度125℃～140℃；第三道拉伸倍数为1.2～1.5倍，热风温度为130℃～150℃。
8.根据权利要求1、6或7所述的制备方法，在步骤3④中：纤维定型温度为130℃～140℃。
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