專(zhuān)利名稱：超高分子量聚乙烯纖維制備過(guò)程中的牽伸萃取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高分子材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及超高分子量聚乙烯纖維生產(chǎn)工藝中的牽伸和萃取工段的改良方法。
背景技術(shù)：
超高分子量聚乙烯纖維，又稱高強(qiáng)度高模量聚乙烯纖維、高取向度聚乙烯纖維、高性能聚乙烯纖維。超高分子量聚乙烯纖維具有高強(qiáng)度、高模量、高取向度，廣泛用于防彈防護(hù)用品、繩索、纜繩、魚(yú)網(wǎng)、運(yùn)動(dòng)器材的制造。超高分子量聚乙烯纖維是現(xiàn)在比強(qiáng)度最高的商業(yè)化高性能纖維。
1979年荷蘭DSM公司的Smith和Lemstra發(fā)明了凝膠紡絲法生產(chǎn)超高分子量聚乙烯纖維的工藝，并取得了英國(guó)專(zhuān)利GB2042414和GB2051667。1982年美國(guó)的AlliedSignal公司(1999年與Honeywell公司合并，稱Honeywell公司)也提出了自己的生產(chǎn)超高分子量聚乙烯纖維的專(zhuān)利US4413110。DSM公司于1990年實(shí)現(xiàn)了凝膠紡絲法制超高分子量聚乙烯纖維的工業(yè)化生產(chǎn)。
現(xiàn)在世界上常見(jiàn)的凝膠紡絲法制造超高分子量聚乙烯纖維的主要工藝步驟有將超高分子量聚乙烯溶于第一溶劑配制成聚乙烯溶液，該溶液由螺桿擠出機(jī)擠出，經(jīng)紡絲箱體噴出后，冷卻凝固成凝膠纖維，稱為初生纖維，再用揮發(fā)性的第二溶劑萃取出第一溶劑，最后進(jìn)行超倍數(shù)熱牽伸的牽伸和熱定型工藝，最終獲得成品纖維。
現(xiàn)在世界上生產(chǎn)工藝主要有兩大類(lèi)，一類(lèi)以DSM和東洋紡為代表的干法紡絲法，另一類(lèi)以Honeywell和三井為代表的濕法紡絲法。兩者的主要區(qū)別是采用了不同的溶劑和后續(xù)工藝。DSM工藝，采用十氫萘溶劑。十氫萘易揮發(fā)，可以采用干法紡絲，省去了其后的萃取工段；Honeywell采用石蠟油溶劑，需要后續(xù)的萃取工段，用第二溶劑將第一溶劑萃取出來(lái)。
一般情況下，作為原料的聚乙烯粉末的特性粘數(shù)至少5dL/g，這樣制成的纖維強(qiáng)度至少為25cN/dtex，模量至少為700cN/dtex。原料聚乙烯的相對(duì)分子量必須大于100萬(wàn)，最好大于400萬(wàn)。
在化纖生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)凝固紡絲成型后的纖維，統(tǒng)稱為初生纖維。由于初生纖維的結(jié)構(gòu)尚不穩(wěn)定，纖維的超分子結(jié)構(gòu)序態(tài)較低，物理機(jī)械性能還不能滿足使用要求，必須通過(guò)一系列后加工工序，其中最重要的過(guò)程就是牽伸和熱定型。
牽伸，又稱拉伸。拉伸過(guò)程的機(jī)理是促進(jìn)大分子沿纖維軸方向的取向。在拉伸過(guò)程中，纖維的大分子鏈或聚集態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生舒展，并沿纖維軸向排列取向。取向的同時(shí)，通常伴隨著相態(tài)的變化，以及其它結(jié)構(gòu)的變化。各種初生纖維在拉伸過(guò)程中所發(fā)生的結(jié)構(gòu)和性能的變化并不相同，但是都有一個(gè)共同點(diǎn)，即纖維低序區(qū)的大分子沿纖維軸向的取向度大大提高，同時(shí)伴有密度、結(jié)晶度等其它結(jié)構(gòu)方面的變化。由于纖維內(nèi)大分子沿纖維軸取向，形成并增加了分子間力，纖維承受外加張力的分子鏈數(shù)目增加，從而使纖維的斷裂強(qiáng)度顯著提高，延伸度下降，耐磨性和對(duì)各種不同類(lèi)型形變的疲勞強(qiáng)度也明顯提高。
按照拉伸時(shí)纖維所處的介質(zhì)來(lái)分，纖維拉伸的方式一般有干拉伸、蒸汽浴拉伸和濕拉伸三種。濕拉伸是指拉伸時(shí)纖維被液體介質(zhì)包圍，有熱量傳遞，在成型過(guò)程中的拉伸中還可能有傳質(zhì)過(guò)程，甚至有化學(xué)反應(yīng)。由于拉伸時(shí)纖維完全浸在浴液中，纖維與介質(zhì)之間的傳熱、傳質(zhì)過(guò)程進(jìn)行得較快并且較為均勻濕法紡絲初生纖維的拉伸應(yīng)力-應(yīng)變特性屬于均勻拉伸，一般沒(méi)有明顯的屈服應(yīng)力，也不產(chǎn)生細(xì)頸現(xiàn)象。而凝固絲條的形成條件對(duì)凍膠體的可拉伸性影響很大。纖維中溶劑含量的增大起到增塑作用，使凍膠更具有彈性和塑性，但是溶劑太多，立體網(wǎng)絡(luò)的交聯(lián)點(diǎn)數(shù)目較少，網(wǎng)絡(luò)較弱，強(qiáng)度必然較低，經(jīng)不起高倍拉伸。所以在拉伸前，必須調(diào)節(jié)凝固絲的溶脹度，使結(jié)構(gòu)單元的交聯(lián)點(diǎn)具有適宜的強(qiáng)度。凍膠纖維中鏈纏結(jié)交聯(lián)點(diǎn)的數(shù)目減少，可以提高纖維的最大拉伸倍數(shù)。
濕法紡絲過(guò)程中，需要有洗脫溶劑的萃取過(guò)程，又稱浸取過(guò)程。在萃取過(guò)程中，可能發(fā)生兩種不同的傳質(zhì)過(guò)程。一種是纖維中的溶劑從纖維中滲出；另一種是萃取劑從纖維中滲出后，溶解于萃取劑中，被萃取劑帶走的過(guò)程。萃取過(guò)程的速度由溶劑的滲出速度和在萃取劑中的溶解擴(kuò)散速度決定。如果滲出速度明顯大于溶解擴(kuò)散速度，會(huì)造成溶劑在纖維表面聚集，降低滲出速度，從而降低萃取速率。如果溶解擴(kuò)散速度明顯大于滲出速度，會(huì)造成纖維表面的溶劑濃度下降快于纖維內(nèi)部，如果萃取劑滲入纖維中，容易在纖維表面形成皮層，阻礙溶劑進(jìn)一步滲出。
超高分子量聚乙烯纖維生產(chǎn)過(guò)程中，使用的萃取劑有溶劑汽油、苯、甲苯、二甲苯、氟氯烴、石油醚、氯代烴等，還有其它烴類(lèi)的混合物等。理想的萃取劑，不僅需要有優(yōu)良的萃取效果，還需要有低毒、安全、價(jià)格低廉等特點(diǎn)。氟氯烴是現(xiàn)有的萃取效果最好的萃取劑之一，并且低毒，不燃，操作環(huán)境較好并較為安全，但是由于保護(hù)臭氧層國(guó)際公約的限制，將逐步停止使用。
一般情況下，纖維的萃取過(guò)程中，不施加應(yīng)力或者施加的應(yīng)力很小，即萃取過(guò)程中很少或者沒(méi)有牽伸。在國(guó)內(nèi)外有關(guān)超高分子量聚乙烯纖維制備的專(zhuān)利等文獻(xiàn)中都將萃取和牽伸(冷牽伸)分為兩個(gè)工段。萃取前的冷牽伸其目的是為了控制產(chǎn)品的纖度，并且使纖維變細(xì)以減少萃取時(shí)間；萃取干燥后的熱牽伸的目的是為了提高纖維內(nèi)部大分子的取向度以達(dá)到高強(qiáng)度和高模量。進(jìn)行萃取牽伸，除了可以加速萃取速度外還可以減少冷牽伸的倍數(shù)，或者可以省去冷牽伸工段。進(jìn)行萃取牽伸，由于液體的傳熱作用強(qiáng)于空氣，有利于使纖維的纖度更均勻。一般情況下，由于牽伸可以在萃取之前或者之后進(jìn)行，對(duì)于某些萃取劑，例如萃取速度不是很快的萃取劑進(jìn)行萃取牽伸的優(yōu)點(diǎn)不是很突出，另外，在萃取過(guò)程同時(shí)進(jìn)行牽伸操作會(huì)提高工藝控制的難度，所以以往選擇萃取和牽伸兩者分開(kāi)進(jìn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種超高分子量聚乙烯纖維制備過(guò)程中的牽伸萃取方法，在萃取過(guò)程中，加入牽伸，使這一過(guò)程變成牽伸萃取過(guò)程。使纖維內(nèi)部存在溶劑時(shí)候，具有潤(rùn)滑和增加纖維塑性的作用，使?fàn)可燧^為容易進(jìn)行。纖維周?chē)腿┐嬖?，可以保持纖維表面溫度均勻，使纖維纖度更均勻，減少纖維中的缺陷點(diǎn)產(chǎn)生的可能性，最終有利于纖維產(chǎn)品性能的提高。
本發(fā)明提出的一種超高分子量聚乙烯纖維制備過(guò)程中的牽伸萃取方法，其特征在于在萃取過(guò)程中同時(shí)進(jìn)行牽伸操作。
本發(fā)明的特點(diǎn)及效果本發(fā)明在超高分子量聚乙烯纖維制備的萃取過(guò)程中，采用分級(jí)提速的方法，對(duì)纖維施加一定的應(yīng)力，形成牽伸效果。在萃取過(guò)程中進(jìn)行牽伸，不僅可以有效地去除纖維表面形成的皮層，促進(jìn)表面更新。并且，纖維在受到拉伸應(yīng)力的作用下，可以促使其內(nèi)部的溶劑更快地滲出。另外，拉伸應(yīng)力的存在也可以促進(jìn)纖維中的微孔閉合，最終有利于纖維強(qiáng)力的提高。纖維內(nèi)部存在溶劑時(shí)候，具有潤(rùn)滑和增加纖維塑性的作用，使拉伸較為容易進(jìn)行。纖維周?chē)腿┐嬖?，可以保持纖維表面溫度均勻。
本發(fā)明特別適用于采用氯代烴等萃取速度很快的萃取劑的場(chǎng)合。


圖1為采用本發(fā)明方法的超高分子量聚乙烯纖維的制造工藝流程示意圖。
圖2為本發(fā)明的采用萃取槽的牽伸萃取過(guò)程工藝示意圖。
圖3為本發(fā)明采用萃取箱的工藝流程示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明方法，結(jié)合附圖及實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明如下本發(fā)明提出的超高分子量聚乙烯纖維制備過(guò)程中的牽伸萃取方法，其特征在于在萃取過(guò)程中同時(shí)進(jìn)行牽伸操作。
采用本發(fā)明方法的超高分子量聚乙烯纖維的制造工藝流程如圖1所示。超高分子量聚乙烯粉末和助劑等固體物料1和溶劑2在容器3中混合均勻后加入雙螺桿擠出機(jī)5(螺桿擠出機(jī)由電機(jī)4帶動(dòng))中，計(jì)量泵計(jì)量，經(jīng)紡絲箱體6，由噴絲板噴出，進(jìn)入凝固水槽7凝固。經(jīng)導(dǎo)絲輥8等帶動(dòng)出水槽，然后經(jīng)過(guò)預(yù)牽伸機(jī)12(又稱冷牽伸，采用本發(fā)明時(shí)，該工段可以省去，也可以保留)，進(jìn)入萃取槽9萃取，同時(shí)進(jìn)行拉伸的牽伸萃取過(guò)程。牽伸萃取過(guò)程完成后，纖維進(jìn)入烘箱10進(jìn)行干燥。烘干后，進(jìn)行多級(jí)熱牽伸，最后卷繞成型11，包裝成成品。
本發(fā)明的牽伸萃取過(guò)程可以采用一級(jí)、二級(jí)或者多級(jí)牽伸萃取階段。本發(fā)明采用萃取槽的牽伸萃取過(guò)程的流程如圖2所示，圖中，纖維21通過(guò)絲輥24，逐次通過(guò)萃取小槽23，絲輥由電動(dòng)機(jī)22帶動(dòng)形成對(duì)纖維21的牽伸。每級(jí)萃取槽有多個(gè)萃取小槽組成，萃取劑由一端的萃取小槽進(jìn)入，由另一端的萃取小槽流出。圖中的萃取槽由8個(gè)萃取小槽組成，即構(gòu)成8級(jí)牽伸萃取階段，實(shí)際應(yīng)用時(shí)萃取小槽數(shù)量不限于8個(gè)，可以少于8個(gè)也可以多于8個(gè)。所述牽伸萃取過(guò)程中的萃取劑為氯代烴、苯、甲苯、二甲苯、溶劑汽油、石油醚、煤油或氟氯烴之中的一種。
本發(fā)明采用萃取箱進(jìn)行一級(jí)牽伸萃取過(guò)程的工藝流程如圖3所示，圖中，纖維經(jīng)導(dǎo)絲輥32和35在萃取箱34內(nèi)通過(guò)。萃取箱上部設(shè)置有導(dǎo)絲輥32，由電動(dòng)機(jī)33帶動(dòng)。根據(jù)實(shí)際情況，一個(gè)電動(dòng)機(jī)可帶動(dòng)一個(gè)或者兩個(gè)導(dǎo)絲輥，或者多個(gè)導(dǎo)絲輥。下部的導(dǎo)絲輥35不與電動(dòng)機(jī)聯(lián)接。
為了能夠在萃取過(guò)程中不斷提供表面更新和施加應(yīng)力的作用，本發(fā)明在萃取過(guò)程中提供多次牽伸，即采用逐級(jí)牽伸。為了獲得逐級(jí)牽伸的效果，具體做法是采用分級(jí)提速的方法，需要在萃取階段設(shè)立多個(gè)速度，即需要多個(gè)電機(jī)，產(chǎn)生多級(jí)速度分布。采用逐級(jí)牽伸，不僅可以使?fàn)可鞈?yīng)力更廣泛地分布于纖維萃取過(guò)程中，而且可以使?fàn)可鞈?yīng)力控制在一定范圍內(nèi)。多級(jí)牽伸可以采用一級(jí)，采用兩級(jí)更好一些，最好采用三級(jí)。多于三級(jí)一般用于萃取路線較長(zhǎng)的場(chǎng)合。多級(jí)牽伸的牽伸倍率可以相同，也可以不同；即牽伸倍率可以是平均分配，也可以是非平均分配。
超高分子量聚乙烯纖維的強(qiáng)度主要取決于纖維內(nèi)聚乙烯分子鏈的取向。分子鏈的取向越好，強(qiáng)度越高。纖維加工過(guò)程中，各級(jí)牽伸都對(duì)分子鏈取向有貢獻(xiàn)，但是以熱牽伸貢獻(xiàn)最大。因?yàn)槔w維加工過(guò)程中總的牽伸倍率一定，為使熱牽伸能夠保持較高的倍率，其它牽伸的倍率不宜過(guò)高。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，萃取牽伸的牽伸倍率數(shù)在1～5倍，不超過(guò)3倍更好，最好不超過(guò)2.5倍。
牽伸倍率是通過(guò)將導(dǎo)絲輥的速度設(shè)置為不同數(shù)值來(lái)達(dá)到的。纖維在萃取槽或者萃取箱等萃取設(shè)備中，在多個(gè)導(dǎo)絲輥的帶動(dòng)下通過(guò)不斷改變絲路曲折地穿過(guò)萃取劑液體，從而增大在萃取劑液體中的停留時(shí)間。為達(dá)到可以設(shè)定不同導(dǎo)絲輥的速度，每個(gè)導(dǎo)絲輥可以由不同的電機(jī)帶動(dòng)。實(shí)際操作中，為了節(jié)省投資和簡(jiǎn)化操作，也可以將數(shù)個(gè)導(dǎo)絲輥由同一個(gè)電機(jī)帶動(dòng)；或者其中部分導(dǎo)絲輥不由電機(jī)帶動(dòng)，保持從動(dòng)狀態(tài)；或者將部分導(dǎo)絲輥固定，只起到改變纖維運(yùn)動(dòng)方向，不提供運(yùn)動(dòng)動(dòng)力的作用。如果只設(shè)定部分導(dǎo)絲輥的速度，即只為部分導(dǎo)絲輥設(shè)定專(zhuān)門(mén)的電機(jī)帶動(dòng)情況下，可以只設(shè)定萃取槽或者萃取箱等萃取設(shè)備上部的導(dǎo)絲輥速度。這樣安裝電機(jī)和操作較為方便。
在超高分子量聚乙烯纖維的生產(chǎn)過(guò)程中，有時(shí)候在進(jìn)入萃取工段之前，有一個(gè)牽伸工段。本發(fā)明采用牽伸萃取過(guò)程，可以省略這個(gè)牽伸工段，從而簡(jiǎn)化整個(gè)生產(chǎn)工藝。
萃取完成后的纖維進(jìn)入干燥箱進(jìn)行干燥，然后進(jìn)行熱牽伸，卷繞成成品。
萃取后纖維采用熱牽伸，總牽伸倍數(shù)為30以上。
本發(fā)明的超高分子量聚乙烯纖維的牽伸萃取的實(shí)施例分別說(shuō)明如下實(shí)施例1將相對(duì)分子量500萬(wàn)的聚乙烯粉末和助劑混合后，經(jīng)料斗加入進(jìn)料口。粉末的進(jìn)料速度為0.4公斤/分鐘。溶劑石蠟油由儲(chǔ)槽，經(jīng)計(jì)量泵計(jì)量后，進(jìn)入進(jìn)料口。溶劑石蠟油的進(jìn)料速度為6公斤/分鐘。兩種物料經(jīng)充分混合均勻溶解后進(jìn)入螺桿擠出機(jī)。然后進(jìn)入紡絲箱體，經(jīng)噴絲板，擠出成絲。經(jīng)凝固水槽冷卻，形成凝膠纖維，采用二氯甲烷萃取。進(jìn)入萃取槽的速度為17.4米/分鐘，出萃取槽的速度為25米/分鐘。本實(shí)施例的牽伸萃取過(guò)程為單級(jí)牽伸萃取，萃取槽中設(shè)立三級(jí)牽伸，需要設(shè)定的導(dǎo)絲輥速度共有三個(gè)，依次為17.4米/分鐘、20.8米/分鐘、25米/分鐘。最后經(jīng)烘干和三級(jí)熱牽伸，總牽伸倍數(shù)為30。
最終制成高強(qiáng)度高模量的超高分子量聚乙烯纖維。纖維的強(qiáng)度達(dá)到25cN/dtex以上，模量達(dá)到960cN/dtex以上。纖維的含油率低于0.5％。
實(shí)施例2將相對(duì)分子量500萬(wàn)的聚乙烯粉末和助劑混合后，經(jīng)料斗加入進(jìn)料口。粉末的進(jìn)料速度為0.6公斤/分鐘。溶劑石蠟油由儲(chǔ)槽，經(jīng)計(jì)量泵計(jì)量后，進(jìn)入進(jìn)料口。溶劑石蠟油的進(jìn)料速度為5公斤/分鐘。兩種物料經(jīng)充分混合均勻溶解后進(jìn)入螺桿擠出機(jī)。然后進(jìn)入紡絲箱體，經(jīng)噴絲板，擠出成絲。經(jīng)凝固水槽冷卻，形成凝膠纖維，采用二甲苯萃取。進(jìn)入萃取槽的速度為18米/分鐘，出萃取槽的速度為35米/分鐘。本實(shí)施例的牽伸萃取過(guò)程為三級(jí)牽伸萃取，每級(jí)萃取槽中設(shè)立三級(jí)牽伸，需要設(shè)定的導(dǎo)絲輥速度共有九個(gè)，依次為18米/分鐘、19米/分鐘、20.5米/分鐘、22米/分鐘、24米/分鐘、26米/分鐘、28.5米/分鐘、32米/分鐘、35米/分鐘。最后經(jīng)烘干和三級(jí)熱牽伸，總牽伸倍數(shù)為32。
最終制成高強(qiáng)度高模量的超高分子量聚乙烯纖維。纖維的強(qiáng)度達(dá)到25cN/dtex以上，模量達(dá)到960cN/dtex以上。纖維的含油率低于0.5％。
實(shí)施例3將相對(duì)分子量500萬(wàn)的聚乙烯粉末和助劑混合后，經(jīng)料斗加入進(jìn)料口。粉末的進(jìn)料速度為0.5公斤/分鐘。溶劑石蠟油由儲(chǔ)槽，經(jīng)計(jì)量泵計(jì)量后，進(jìn)入進(jìn)料口。溶劑石蠟油的進(jìn)料速度為5公斤/分鐘。兩種物料經(jīng)充分混合均勻溶解后進(jìn)入螺桿擠出機(jī)。然后進(jìn)入紡絲箱體，經(jīng)噴絲板，擠出成絲。經(jīng)凝固水槽冷卻，形成凝膠纖維，采用二氯甲烷萃取。進(jìn)入萃取槽的速度為15米/分鐘，出萃取槽的速度為25米/分鐘。本實(shí)施例的牽伸萃取過(guò)程為單級(jí)萃取，萃取槽中設(shè)立三級(jí)牽伸，需要設(shè)定的導(dǎo)絲輥速度共有三個(gè)，依次為15米/分鐘、17.5米/分鐘、25米/分鐘。最后經(jīng)過(guò)烘干和三級(jí)熱牽伸，總牽伸倍數(shù)為30。
最終制成高強(qiáng)度高模量的超高分子量聚乙烯纖維。纖維的強(qiáng)度達(dá)到25cN/dtex以上，模量達(dá)到960cN/dtex以上。纖維的含油率低于0.5％。
實(shí)施例4將相對(duì)分子量500萬(wàn)的聚乙烯粉末和助劑混合后，經(jīng)料斗加入進(jìn)料口。粉末的進(jìn)料速度為0.7公斤/分鐘。溶劑石蠟油由儲(chǔ)槽，經(jīng)計(jì)量泵計(jì)量后，進(jìn)入進(jìn)料口。溶劑石蠟油的進(jìn)料速度為6公斤/分鐘。兩種物料經(jīng)充分混合均勻并溶解后進(jìn)入螺桿擠出機(jī)。然后進(jìn)入紡絲箱體，經(jīng)噴絲板，擠出成絲。經(jīng)凝固水槽冷卻，形成凝膠纖維，采用二氯甲烷萃取。進(jìn)入萃取箱的速度為14米/分鐘，出萃取箱的速度為30米/分鐘。本實(shí)施例的牽伸萃取過(guò)程采用二級(jí)牽伸萃取，每級(jí)萃取箱中設(shè)立三級(jí)牽伸，需要設(shè)定的導(dǎo)絲輥速度共有六個(gè)，依次為14米/分鐘、16米/分鐘、18.5米/分鐘、22米/分鐘、25.5米/分鐘、30米/分鐘。最后經(jīng)過(guò)烘干和三級(jí)熱牽伸，總牽伸倍數(shù)為32。
最終制成高強(qiáng)度高模量的超高分子量聚乙烯纖維。纖維的強(qiáng)度達(dá)到25cN/dtex以上，模量達(dá)到960cN/dtex以上。纖維的含油率低于0.5％。
實(shí)施例5將相對(duì)分子量500萬(wàn)的聚乙烯粉末和助劑混合后，經(jīng)料斗加入進(jìn)料口。粉末的進(jìn)料速度為1公斤/分鐘。溶劑石蠟油由儲(chǔ)槽，經(jīng)計(jì)量泵計(jì)量后，進(jìn)入進(jìn)料口。溶劑石蠟油的進(jìn)料速度為10公斤/分鐘。兩種物料經(jīng)充分混合均勻并溶解后進(jìn)入螺桿擠出機(jī)。然后進(jìn)入紡絲箱體，經(jīng)噴絲板，擠出成絲。經(jīng)凝固水槽冷卻，形成凝膠纖維，采用二氯甲烷萃取。進(jìn)入萃取箱的速度為14米/分鐘，出萃取箱的速度為25米/分鐘。本實(shí)施例的牽伸萃取過(guò)程采用三級(jí)牽伸萃取，每級(jí)萃取箱中設(shè)立二級(jí)牽伸，需要設(shè)定的導(dǎo)絲輥速度共有六個(gè)，依次為14米/分鐘、15米/分鐘、16.5米/分鐘、18米/分鐘、21米/分鐘、25米/分鐘。最后經(jīng)過(guò)烘干和三級(jí)熱牽伸，總牽伸倍數(shù)為32。
最終制成高強(qiáng)度高模量的超高分子量聚乙烯纖維。纖維的強(qiáng)度達(dá)到25cN/dtex以上，模量達(dá)到960cN/dtex以上。纖維的含油率低于0.5％。
權(quán)利要求
1.一種超高分子量聚乙烯纖維制備過(guò)程中的牽伸萃取方法，其特征在于在萃取過(guò)程中同時(shí)進(jìn)行牽伸操作構(gòu)成牽伸萃取過(guò)程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的牽伸萃取方法，其特征在于所述的牽伸萃取過(guò)程采用一級(jí)萃取、二級(jí)、三級(jí)或者三級(jí)以上的多級(jí)牽伸萃取。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的牽伸萃取方法，其特征在于在所述的牽伸萃取過(guò)程的每級(jí)牽伸萃取中的牽伸操作采用一級(jí)牽伸、二級(jí)牽伸、三級(jí)牽伸或者三級(jí)以上的多級(jí)牽伸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的牽伸萃取方法，其特征在于所述多級(jí)牽伸的倍數(shù)配比采用均勻分配或非均勻分配。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的牽伸萃取方法，其特征在于所述牽伸萃取過(guò)程中的牽伸倍數(shù)在1～5倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的牽伸萃取方法，其特征在于所述牽伸倍率是通過(guò)將多個(gè)導(dǎo)絲輥的速度設(shè)置為不同數(shù)值來(lái)達(dá)到的。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的牽伸萃取方法，其特征在于所述每個(gè)導(dǎo)絲輥由不同的電機(jī)帶動(dòng)，或?qū)?shù)個(gè)導(dǎo)絲輥由同一個(gè)電機(jī)帶動(dòng)；或者其中部分導(dǎo)絲輥不由電機(jī)帶動(dòng)，保持從動(dòng)狀態(tài)；或者將部分導(dǎo)絲輥固定，只起到改變纖維運(yùn)動(dòng)方向，不提供運(yùn)動(dòng)動(dòng)力的作用。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的牽伸萃取方法，其特征在于所述牽伸萃取過(guò)程使用的設(shè)備是萃取槽、萃取箱或者其它用于纖維脫溶劑的萃取設(shè)備。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的牽伸萃取方法，其特征在于所述牽伸萃取過(guò)程中的萃取劑為氯代烴、苯、甲苯、二甲苯、溶劑汽油、石油醚、煤油或氟氯烴之中的一種。
全文摘要
本發(fā)明涉及超高分子量聚乙烯纖維制備過(guò)程中的牽伸萃取方法，屬于高分子材料制備技術(shù)領(lǐng)域。該方法為在萃取過(guò)程中同時(shí)進(jìn)行牽伸操作構(gòu)成牽伸萃取過(guò)程。本發(fā)明中的這種工藝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，同時(shí)由于牽伸施加的應(yīng)力，初生纖維內(nèi)部的溶劑更容易流出絲條。并且，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。另外由于萃取液的存在，牽伸過(guò)程為濕牽伸，可以保持被牽伸纖維表面溫度均勻和傳質(zhì)過(guò)程較為穩(wěn)定。為獲得合適的牽伸倍率，需要在各個(gè)萃取槽間分配合適的牽伸倍率。
文檔編號(hào)D01F6/04GK1912198SQ200610112610
公開(kāi)日2007年2月14日 申請(qǐng)日期2006年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月25日
發(fā)明者時(shí)寅, 尹曄東 申請(qǐng)人:北京特斯頓新材料技術(shù)發(fā)展有限公司