聚乙烯纖維，其制備方法、制備裝置和用圖
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種聚乙烯纖維，其制備方法、制備裝置和用途，屬于紡織技術(shù)領(lǐng)域。該纖維由聚乙烯和十氫萘組成的原料制成。該方法將由聚乙烯和十氫萘溶劑混合；通過雙螺桿擠出機(jī)；從噴絲板的噴絲孔噴出后經(jīng)過無風(fēng)保溫區(qū)；經(jīng)過冷卻區(qū)冷卻固化；繞至第一主動(dòng)牽伸輥組上；依次經(jīng)過熱箱、第二主動(dòng)牽伸輥組、上油裝置、卷繞裝置；最后經(jīng)過熱拉伸處理，得到該纖維。該裝置包括容器、雙螺桿擠出機(jī)、噴絲板、無風(fēng)保溫區(qū)、冷卻區(qū)、第一主動(dòng)牽伸輥組、熱箱、第二主動(dòng)牽伸輥組、上油裝置、卷繞裝置和熱拉伸裝置。該方法和裝置制得的該纖維強(qiáng)度≥45cN/dtex，模量≥2000cN/dtex，條干CV值≤2％，能夠用于升降電梯纜繩，或者山體滑坡防護(hù)網(wǎng)，或者泥石流阻隔網(wǎng)或者泥土阻攔網(wǎng)。
【專利說明】
聚乙烯纖維，其制備方法、制備裝置和用途
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及紡織技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種聚乙烯纖維，其制備方法、制備裝置和 用途。
【背景技術(shù)】
[0002] 高性能聚乙烯纖維，與碳纖維、芳綸并稱為三大高性能纖維，具有高強(qiáng)高模、密度 低、化學(xué)穩(wěn)定、耐紫外、耐摩擦、耐低溫、電波易透射等許多優(yōu)異性能，是促進(jìn)我國高新技術(shù) 產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要新材料，是涉及航空、航天、航海等國防領(lǐng)域的必要材料，同時(shí)也在民用領(lǐng) 域得到了廣泛應(yīng)用。
[0003] 目前生產(chǎn)高性能聚乙烯纖維多采用"凍膠紡絲"方法，由于超高分子量聚乙烯分子 量高，很難選擇合適的溶劑快速溶解。生產(chǎn)上多采用雙螺桿擠出機(jī)解決超高分子量聚乙烯 溶解困難的局面。選擇分子量在100萬以上的聚乙烯樹脂，與白油、石蠟油、十氫萘或其它有 機(jī)溶劑按照4%-10%的質(zhì)量百分比混合，注入到雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)。此溶解過程效率低，使用 有機(jī)溶劑較多，同時(shí)溶解不徹底，容易產(chǎn)生凝膠粒子，造成組件壓力波動(dòng)大，不利于形成均 勻的紡絲原液。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 有鑒于此，本發(fā)明提供一種聚乙烯纖維，其制備方法、制備裝置和用途，通過該方 法和裝置制備得到的纖維強(qiáng)度多45cN/dtex，模量多2000cN/dtex，條干CV值<2%，能夠作 為升降電梯纜繩，或者山體滑坡防護(hù)網(wǎng)，或者泥石流阻隔網(wǎng)或者泥土阻攔網(wǎng)，從而更加實(shí) 用。
[0005] 為了達(dá)到上述第一個(gè)目的，本發(fā)明提供的聚乙烯纖維的技術(shù)方案如下：
[0006] 本發(fā)明提供的聚乙烯纖維由聚乙烯和十氫萘按照質(zhì)量比（2:8)~（5:5)組成的原 料制成，所述聚乙稀的分子量彡6 X 106;
[0007] 所述聚乙烯纖維的強(qiáng)度彡45cN/dtex，模量彡2000cN/dtex，條干CV值< 2 %。
[0008] 為了達(dá)到上述第二個(gè)目的，本發(fā)明提供的聚乙烯纖維的制備方法的技術(shù)方案如 下：
[0009] 本發(fā)明提供的聚乙烯纖維的制備方法包括以下步驟：
[0010]將由聚乙烯和十氫萘按照質(zhì)量比為(2:8)~（5:5)組成，形成混合物，其中，所述聚 乙稀的分子量多6 X 106;
[0011] 所述混合物通過雙螺桿擠出機(jī)后，所述混合物中的聚乙烯分子量降低30 %~ 50%，形成紡絲溶體；
[0012] 所述紡絲溶體從噴絲板的噴絲孔噴出后經(jīng)過無風(fēng)保溫區(qū)后，得到紡絲細(xì)流；
[0013] 所述紡絲細(xì)流經(jīng)過冷卻區(qū)冷卻固化，得到凍膠絲；
[0014] 將所述凍膠絲繞至第一主動(dòng)牽伸輥組上，得到經(jīng)過第一次牽伸的凍膠絲；
[0015] 所述經(jīng)過第一次牽伸的凍膠絲依次經(jīng)過熱箱、第二主動(dòng)牽伸輥組、上油裝置、卷繞 裝置后，得到經(jīng)過卷繞的絲束；
[0016] 所述經(jīng)過卷繞的絲束經(jīng)過熱拉伸處理后得到所述聚乙烯纖維。
[0017] 本發(fā)明提供的聚乙烯纖維的制備方法的技術(shù)方案還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步 實(shí)現(xiàn)。
[0018] 作為優(yōu)選，所述雙螺桿擠出機(jī)的喂料口物料溫度的取值范圍為80°c~110°C，所述 雙螺桿擠出機(jī)的出料口物料溫度的取值范圍為170 °C~210 °C。
[0019] 作為優(yōu)選，所述雙螺桿擠出機(jī)的雙螺桿為同向雙螺桿，所述雙螺桿擠出機(jī)的捏合 元件所占比例的取值范圍為40 %~90 %。
[0020] 作為優(yōu)選，所述捏合元件的直徑多30mm，所述雙螺桿擠出機(jī)的雙螺桿筒體的長徑 比的取值范圍為(30:1)~(200:1)。
[0021]作為優(yōu)選，
[0022] 所述無風(fēng)保溫區(qū)的長度的取值范圍為20mm~500mm，
[0023] 所述無風(fēng)保溫區(qū)與所述噴絲板的板面無縫連接，
[0024]所述無風(fēng)保溫區(qū)為一平穩(wěn)且無外界氣場(chǎng)干擾的區(qū)域，
[0025] 所述無風(fēng)保溫區(qū)內(nèi)部的溫度比所述噴絲板內(nèi)物料的溫度高5°C。
[0026] 作為優(yōu)選，
[0027] 所述冷卻區(qū)長度的取值范圍為500mm~1000mm，
[0028] 所述紡絲細(xì)流經(jīng)過所述冷卻區(qū)的速度多1 Om/min，
[0029]所述冷卻區(qū)內(nèi)通入C02、N2、稀有氣體中的一種或者幾種氣體，
[0030] 所述冷卻區(qū)內(nèi)溫度的取值范圍為20°C~50°C ;
[0031 ] 所述冷卻區(qū)內(nèi)的風(fēng)速的取值范圍為0. lm/s~2m/s。
[0032]作為優(yōu)選，所述冷卻區(qū)內(nèi)的吹風(fēng)形式選自，
[0033] 一側(cè)吹風(fēng)，另一側(cè)吸風(fēng);或者，
[0034]四周吹風(fēng)，底部吸風(fēng)。
[0035]作為優(yōu)選，
[0036] 所述第一主動(dòng)牽伸輥組至少包括2個(gè)輥，
[0037] 所述第一主動(dòng)牽伸輥組中的各輥同速，
[0038] 所述第一主動(dòng)牽伸輥組的入絲點(diǎn)與所述噴絲板的噴絲孔之間的距離的取值范圍 為520mm ~1500mm 〇
[0039] 作為優(yōu)選，所述第一主動(dòng)牽伸輥組與所述熱箱在同一豎直直線方向，或者，所述主 動(dòng)牽伸輥組與所述熱箱之間呈一 90°夾角。
[0040] 作為優(yōu)選，
[00411所述熱箱內(nèi)的溫度的取值范圍為100 °C~140 °C，
[0042]所述熱箱內(nèi)通入C〇2、N2、稀有氣體、水蒸氣中的一種或者幾種。
[0043]作為優(yōu)選，所述熱箱內(nèi)通入水蒸氣。
[0044]作為優(yōu)選，所述熱箱為壓力容器，所述壓力容器的耐壓多4.OMPa。
[0045] 作為優(yōu)選，所述第二主動(dòng)牽伸輥組與所述第一主動(dòng)牽伸輥組的轉(zhuǎn)速比的取值范圍 為(2:1)~(7:1)。
[0046] 作為優(yōu)選，經(jīng)過所述上油裝置時(shí)，絲束被上的油為含有抗氧化劑的油劑。
[0047]作為優(yōu)選，所述油劑為常規(guī)紡絲油劑，所述抗氧化劑能夠分散在所述油劑中。
[0048]為了達(dá)到上述第三個(gè)目的，本發(fā)明提供的聚乙烯纖維的制備裝置的技術(shù)方案如 下：
[0049] 本發(fā)明提供的聚乙烯纖維的制備裝置包括容器、雙螺桿擠出機(jī)、噴絲板、無風(fēng)保溫 區(qū)、冷卻區(qū)、第一主動(dòng)牽伸輥組、熱箱、第二主動(dòng)牽伸輥組、上油裝置、卷繞裝置和熱拉伸裝 置，
[0050] 由聚乙烯和十氫萘按照質(zhì)量比（2:8)~（5:5)組成的混合物在所述容器中混合后 依次經(jīng)過所述雙螺桿擠出機(jī)、噴絲板、無縫保溫區(qū)、冷卻區(qū)、第一主動(dòng)牽伸輥組、熱箱、第二 主動(dòng)牽伸輥組、上油裝置、卷繞裝置和熱拉伸裝置后得到所述聚乙烯纖維，
[0051 ]其中，所述混合物中的聚乙烯的分子量彡6 X 106，
[0052] 通過雙螺桿擠出機(jī)后，所述混合物中的聚乙烯分子量降低30%~50%，形成紡絲 溶體。
[0053]本發(fā)明提供的聚乙烯纖維的制備裝置的技術(shù)方案還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步 實(shí)現(xiàn)。
[0054]作為優(yōu)選，所述雙螺桿擠出機(jī)的喂料口物料溫度的取值范圍為80°C~110°C，所述 雙螺桿擠出機(jī)的出料口物料溫度的取值范圍為170 °C~210 °C。
[0055]作為優(yōu)選，所述雙螺桿擠出機(jī)的雙螺桿為同向雙螺桿，所述雙螺桿擠出機(jī)的捏合 元件所占比例的取值范圍為40 %~90 %。
[0056]作為優(yōu)選，所述捏合元件的直徑多30mm，所述雙螺桿擠出機(jī)的雙螺桿筒體的長徑 比的取值范圍為(30:1)~(200:1)。
[0057]作為優(yōu)選，
[0058] 所述無風(fēng)保溫區(qū)的長度的取值范圍為20mm~500mm，
[0059] 所述無風(fēng)保溫區(qū)與所述噴絲板的板面無縫連接，
[0060] 所述無風(fēng)保溫區(qū)為一平穩(wěn)且無外界氣場(chǎng)干擾的區(qū)域，
[0061 ]所述無風(fēng)保溫區(qū)內(nèi)部的溫度比所述噴絲板內(nèi)物料的溫度高5°C。
[0062] 作為優(yōu)選，
[0063] 所述冷卻區(qū)長度的取值范圍為500mm~1000mm，
[0064] 所述紡絲細(xì)流經(jīng)過所述冷卻區(qū)的速度多1 Om/min，
[0065]所述冷卻區(qū)內(nèi)通入C02、N2、稀有氣體中的一種或者幾種氣體，
[0066] 所述冷卻區(qū)內(nèi)溫度的取值范圍為20°C~50°C ;
[0067] 所述冷卻區(qū)內(nèi)的風(fēng)速的取值范圍為0. lm/s~2m/s。
[0068]作為優(yōu)選，所述冷卻區(qū)內(nèi)的吹風(fēng)形式選自，
[0069] 一側(cè)吹風(fēng)，另一側(cè)吸風(fēng);或者，
[0070]四周吹風(fēng)，底部吸風(fēng)。
[0071] 作為優(yōu)選，
[0072] 所述第一主動(dòng)牽伸輥組至少包括2個(gè)輥，
[0073] 所述第一主動(dòng)牽伸輥組中的各輥同速，
[0074] 所述第一主動(dòng)牽伸輥組的入絲點(diǎn)與所述噴絲板的噴絲孔之間的距離的取值范圍 為520mm ~1500mm 〇
[0075]作為優(yōu)選，所述第一主動(dòng)牽伸輥組與所述熱箱在同一豎直直線方向，或者，所述主 動(dòng)牽伸輥組與所述熱箱之間呈一90°夾角。
[0076]作為優(yōu)選，
[0077]所述熱箱內(nèi)的溫度的取值范圍為100°C~140°C，
[0078]所述熱箱內(nèi)通入C〇2、N2、稀有氣體、水蒸氣中的一種或者幾種。
[0079]作為優(yōu)選，所述熱箱內(nèi)通入水蒸氣。
[0080]作為優(yōu)選，所述熱箱為壓力容器，所述壓力容器的耐壓多4.0MPa。
[0081] 作為優(yōu)選，所述第二主動(dòng)牽伸輥組與所述第一主動(dòng)牽伸輥組的轉(zhuǎn)速比的取值范圍 為(2:1)~(7:1)。
[0082] 作為優(yōu)選，經(jīng)過所述上油裝置時(shí)，絲束被上的油為含有抗氧化劑的油劑。
[0083]作為優(yōu)選，所述油劑為常規(guī)紡絲油劑，所述抗氧化劑能夠分散在所述油劑中。
[0084]本發(fā)明還提供了采用本發(fā)明提供的方法和裝置制備得到的聚乙烯纖維作為升降 電梯纜繩，或者山體滑坡防護(hù)網(wǎng)，或者泥石流阻隔網(wǎng)或者泥土阻攔網(wǎng)的用途。
[0085]本發(fā)明提供的聚乙烯纖維的制備方法將由聚乙烯和十氫萘溶劑混合;通過雙螺桿 擠出機(jī);從噴絲板的噴絲孔噴出后經(jīng)過無風(fēng)保溫區(qū)；經(jīng)過冷卻區(qū)冷卻固化;繞至第一主動(dòng)牽 伸輥組上；依次經(jīng)過熱箱、第二主動(dòng)牽伸輥組、上油裝置、卷繞裝置;最后經(jīng)過熱拉伸處理， 得到該纖維。
[0086]本發(fā)明提供的聚乙烯纖維的制備裝置包括容器、雙螺桿擠出機(jī)、噴絲板、無風(fēng)保溫 區(qū)、冷卻區(qū)、第一主動(dòng)牽伸輥組、熱箱、第二主動(dòng)牽伸輥組、上油裝置、卷繞裝置和熱拉伸裝 置。
[0087] 該方法及裝置通過無風(fēng)保溫區(qū)的應(yīng)用，能夠避免紡絲溶液在干燥過程中發(fā)生抖 動(dòng)，使得到的聚乙烯纖維的均勻性更好，性能更高。
[0088]在不添加抗氧化劑和其他任何助劑的基礎(chǔ)上，由聚乙烯和十氫萘按照質(zhì)量比（2: 8)~（5:5)組成的原料制成的該纖維強(qiáng)度彡45〇~/扣61，模量彡2000〇~/扣61，條干(^值彡 2%，能夠用于升降電梯纜繩，或者山體滑坡防護(hù)網(wǎng)，或者泥石流阻隔網(wǎng)或者泥土阻攔網(wǎng)。
【附圖說明】
[0089] 通過閱讀下文優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述，各種其他的優(yōu)點(diǎn)和益處對(duì)于本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實(shí)施方式的目的，而并不認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明 的限制。而且在整個(gè)附圖中，用相同的參考符號(hào)表示相同的部件。在附圖中：
[0090] 圖1為本發(fā)明提供的聚乙烯纖維的制備方法的步驟流程圖；
[0091] 圖2為本發(fā)明提供的聚乙烯纖維的制備裝置的第一種空間布置方式示意圖；
[0092]圖3為本發(fā)明提供的聚乙烯纖維的制備裝置的第二種空間布置方式示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0093]本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種聚乙烯纖維，其制備方法、制備裝置 和用途，通過該方法和裝置制備得到的該纖維強(qiáng)度多45cN/dteX，模量多2000cN/dteX，條干 CV值<2%，能夠用于升降電梯纜繩，或者山體滑坡防護(hù)網(wǎng)，或者泥石流阻隔網(wǎng)或者泥土阻 攔網(wǎng)，從而更加適于實(shí)用。
[0094] 為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合 附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的聚乙烯纖維，其制備方法、制備裝置和用途，其具 體實(shí)施方式、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。在下述說明中，不同的"一實(shí)施例"或"實(shí) 施例"指的不一定是同一實(shí)施例。此外，一或多個(gè)實(shí)施例中的特定特征、結(jié)構(gòu)、或特點(diǎn)可由任 何合適形式組合。
[0095] 本文中術(shù)語"和/或"，僅僅是一種描述關(guān)聯(lián)對(duì)象的關(guān)聯(lián)關(guān)系，表示可以存在三種關(guān) 系，例如，A和/或B，具體的理解為:可以同時(shí)包含有A與B，可以單獨(dú)存在A，也可以單獨(dú)存在 B，能夠具備上述三種任一種情況。
[0096]本發(fā)明提供的聚乙烯纖維由聚乙烯和十氫萘按照質(zhì)量比（2:8)~（5:5)組成的原 料制成，聚乙稀的分子量彡6 X 106;
[0097] 聚乙烯纖維的強(qiáng)度彡45cN/dtex，模量彡2000cN/dtex，條干CV值彡2%。
[0098]參見附圖1，本發(fā)明提供的聚乙烯纖維的制備方法包括以下步驟：
[0099]步驟S1:將由聚乙烯和十氫萘按照質(zhì)量比為（2:8)~（5:5)組成，形成混合物，其 中，聚乙稀的分子量多6 X 106;
[0100] 步驟S2:混合物通過雙螺桿擠出機(jī)后，混合物中的聚乙烯分子量降低30%~50%， 形成紡絲溶體；
[0101] 步驟S3:紡絲溶體從噴絲板的噴絲孔噴出后經(jīng)過無風(fēng)保溫區(qū)后，得到紡絲細(xì)流；
[0102] 步驟S4:紡絲細(xì)流經(jīng)過冷卻區(qū)冷卻固化，得到凍膠絲；
[0103] 步驟S5:將凍膠絲繞至第一主動(dòng)牽伸輥組上，得到經(jīng)過第一次牽伸的凍膠絲；
[0104] 步驟S6:經(jīng)過第一次牽伸的凍膠絲依次經(jīng)過熱箱、第二主動(dòng)牽伸輥組、上油裝置、 卷繞裝置后，得到經(jīng)過卷繞的絲束；
[0105] 步驟S7:經(jīng)過卷繞的絲束經(jīng)過熱拉伸處理后得到聚乙烯纖維。
[0106] 其中，雙螺桿擠出機(jī)的喂料口物料溫度的取值范圍為80°C~110°C，雙螺桿擠出機(jī) 的出料口物料溫度的取值范圍為170 °C~210 °C。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，雙螺桿喂料溫度不能太高， 以免物料在進(jìn)料口處沒有經(jīng)過充分的溶劑化作用即發(fā)生溶解，造成"夾生"現(xiàn)象。出料口溫 度是物料最終的狀態(tài)溫度，在170-210°C溫度范圍內(nèi)，再配合雙螺桿直徑、長徑比等參數(shù)，能 夠保證超高分子量聚乙烯降解適度和溶解徹底，流動(dòng)性和均勻性較好。
[0107] 其中，雙螺桿擠出機(jī)的雙螺桿為同向雙螺桿，雙螺桿擠出機(jī)的捏合元件所占比例 的取值范圍為40 %~90 %。保證足夠的捏合元件，能夠有效增加雙螺桿溶解效果，對(duì)超高分 子量聚乙烯進(jìn)行有效降解，避免凝膠粒子的產(chǎn)生，更好提供物料的流動(dòng)性和均勻性。
[0108] 其中，捏合元件的直徑多30mm，雙螺桿擠出機(jī)的雙螺桿筒體的長徑比的取值范圍 為(30:1)~(200:1)。捏合元件具有一定的直徑，能夠保證在高粘度的物料作用下不發(fā)生扭 曲變形和具有較強(qiáng)的輸送能力，同時(shí)要求雙螺桿筒體足夠長，增加捏合元件數(shù)量和提高對(duì) 物料的捏合作用時(shí)間，提高物料在雙螺桿筒體內(nèi)的提留時(shí)間，保證超高分子量聚乙烯能夠 降解適度，不低于30%，但不超過50%，同時(shí)能夠溶解完全。
[0109] 其中，無風(fēng)保溫區(qū)的長度的取值范圍為20mm~500mm，無風(fēng)保溫區(qū)與噴絲板的板面 無縫連接，無風(fēng)保溫區(qū)為一平穩(wěn)且無外界氣場(chǎng)干擾的區(qū)域，無風(fēng)保溫區(qū)內(nèi)部的溫度比噴絲 板內(nèi)物料的溫度高5°C。所述的無風(fēng)保溫區(qū)必須平穩(wěn)，無外界氣場(chǎng)干擾，防止對(duì)紡絲細(xì)流產(chǎn) 生擾動(dòng)，造成細(xì)流抖動(dòng)，影響均勻性。保溫區(qū)內(nèi)的溫度能夠起到對(duì)板面保溫的作用，同時(shí)能 夠讓從噴絲孔擠出來的紡絲細(xì)流在瞬間降壓的過程中能夠維持高溫狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)紡程解纏和 防回纏的目的，有利于均勻?qū)崿F(xiàn)高倍噴頭拉伸。
[0110] 其中，冷卻區(qū)長度的取值范圍為500mm~1000mm，紡絲細(xì)流經(jīng)過冷卻區(qū)的速度多 10m/min，冷卻區(qū)內(nèi)通入C02、N2、稀有氣體中的一種或者幾種氣體，冷卻區(qū)內(nèi)溫度的取值范圍 為20°C~50°C，從而能夠快速實(shí)現(xiàn)物料的降溫固化;冷卻區(qū)內(nèi)的風(fēng)速的取值范圍為0 . lm/s ~2m/s。從而保證物料能夠快速進(jìn)行冷卻固化形成凍膠絲。
[0111] 其中，冷卻區(qū)內(nèi)的吹風(fēng)形式選自，一側(cè)吹風(fēng)，另一側(cè)吸風(fēng);或者，四周吹風(fēng)，底部吸 風(fēng)。
[0112] 其中，第一主動(dòng)牽伸輥組至少包括2個(gè)輥，第一主動(dòng)牽伸輥組中的各輥同速，第一 主動(dòng)牽伸輯組的入絲點(diǎn)與噴絲板的噴絲孔之間的距離的取值范圍為520mm~1500mm。
[0113] 其中，第一主動(dòng)牽伸輥組與熱箱在同一豎直直線方向，如附圖2所示;或者，主動(dòng)牽 伸輥組與熱箱之間呈一 90°夾角，如附圖3所示。有利于降低廠房高度，可以根據(jù)需要進(jìn)行走 向設(shè)計(jì)，對(duì)纖維的最終性能沒有任何影響。
[0114] 其中，熱箱內(nèi)的溫度的取值范圍為100°C~140°C，此溫度條件下有利于凍膠絲預(yù) 牽伸干燥和有利于十氫萘蒸氣揮發(fā);熱箱內(nèi)通入C〇2、N2、稀有氣體、水蒸氣中的一種或者幾 種，從而避免熱箱內(nèi)通入的氣體與原料及中間產(chǎn)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
[0115] 其中，熱箱內(nèi)通入水蒸氣。凍膠絲經(jīng)過水蒸氣加熱和熏蒸，能夠?qū)瞿z絲進(jìn)行加熱 除溶劑和預(yù)牽伸。此時(shí)，熱箱為壓力容器，壓力容器的耐壓多4.OMPa。
[0116] 其中，第二主動(dòng)牽伸輥組與第一主動(dòng)牽伸輥組的轉(zhuǎn)速比的取值范圍為(2:1)~(7: 1)。其中，第一主動(dòng)牽伸輥組的輥數(shù)和第二主動(dòng)牽伸輥組的輥數(shù)可以都是5，
[0117] 牽伸輥組的輥數(shù)至少由2個(gè)輥組成，但不超過7個(gè)，5個(gè)為宜。主要是因?yàn)榻z束實(shí)現(xiàn) 牽伸和輸送靠的是絲束與輥表面摩擦，如果輥數(shù)少，摩擦力不夠，絲束容易打滑，造成纖維 不勻率較高。如果輥數(shù)多，絲束受到的輥面摩擦力較大，對(duì)絲束造成二次傷害，同時(shí)輥數(shù)越 多，牽伸輥組體積越大，廠房占地面積和投資成本增大，不利于工業(yè)化。
[0118] 其中，經(jīng)過上油裝置時(shí)，絲束被上的油為含有抗氧化劑的油劑。
[0119]抗氧劑為常見亞磷酸酯類、酚類等種類抗氧劑，選擇亞磷酸三(2，4_二叔丁基苯） 酯(抗氧劑168);三(2,4_二叔丁基)亞磷酸苯酯β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸十八碳 醇酯（汽巴Irganox 1076)、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯（抗氧劑 1010)、十二烷基沒食子酸酯、維生素 Ε等。
[0120] 其中，油劑為常規(guī)紡絲油劑，抗氧化劑能夠分散在油劑中。
[0121] 本實(shí)施例中，油劑為含有抗靜電劑的礦物有混合物，選擇日本松本產(chǎn)TER0N Ε 2051、2056、6551 等。
[0122] 參見附圖2和附圖3,本發(fā)明提供的聚乙烯纖維的裝置包括容器（圖中未示出）、雙 螺桿擠出機(jī)1、噴絲板(圖中未示出）、無風(fēng)保溫區(qū)2、冷卻區(qū)3、第一主動(dòng)牽伸輥組4、熱箱5、第 二主動(dòng)牽伸輥組6、上油裝置7、卷繞裝置8和熱拉伸裝置（圖中未示出）。由聚乙烯和十氫萘 按照質(zhì)量比（2:8)~（5:5)組成的混合物在容器中混合后依次經(jīng)過雙螺桿擠出機(jī)、噴絲板、 無風(fēng)保溫區(qū)、冷卻區(qū)、第一主動(dòng)牽伸輥組、熱箱、第二主動(dòng)牽伸輥組、上油裝置、卷繞裝置和 熱拉伸裝置后得到聚乙烯纖維。其中，混合物中的聚乙烯的分子量多6Χ10 6;通過雙螺桿擠 出機(jī)后，混合物中的聚乙烯分子量降低30%~50%，形成紡絲溶體。
[0123] 其中，雙螺桿擠出機(jī)的喂料口物料溫度的取值范圍為80°C~110°C，雙螺桿擠出機(jī) 的出料口物料溫度的取值范圍為170 °C~210 °C。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，雙螺桿喂料溫度不能太高， 以免物料在進(jìn)料口處沒有經(jīng)過充分的溶劑化作用即發(fā)生溶解，造成"夾生"現(xiàn)象。出料口溫 度是物料最終的狀態(tài)溫度，在170-210°C溫度范圍內(nèi)，再配合雙螺桿直徑、長徑比等參數(shù)，能 夠保證超高分子量聚乙烯降解適度和溶解徹底，流動(dòng)性和均勻性較好。
[0124] 其中，雙螺桿擠出機(jī)的雙螺桿為同向雙螺桿，雙螺桿擠出機(jī)的捏合元件所占比例 的取值范圍為40 %~90 %。保證足夠的捏合元件，能夠有效增加雙螺桿溶解效果，對(duì)超高分 子量聚乙烯進(jìn)行有效降解，避免凝膠粒子的產(chǎn)生，更好提供物料的流動(dòng)性和均勻性。
[0125] 其中，捏合元件的直徑多30mm，雙螺桿擠出機(jī)的雙螺桿筒體的長徑比的取值范圍 為(30:1)~(200:1)。捏合元件具有一定的直徑，能夠保證在高粘度的物料作用下不發(fā)生扭 曲變形，同時(shí)要求雙螺桿筒體足夠長，增加捏合元件數(shù)量和提高對(duì)物料的捏合作用時(shí)間，提 高物料在雙螺桿筒體內(nèi)的提留時(shí)間，保證超高分子量聚乙烯能夠降解適度，不低于30%，但 不超過50%，同時(shí)能夠溶解完全。
[0126] 其中，無風(fēng)保溫區(qū)的長度的取值范圍為20mm~500mm，無風(fēng)保溫區(qū)與噴絲板的板面 無縫連接，無風(fēng)保溫區(qū)為一平穩(wěn)且無外界氣場(chǎng)干擾的區(qū)域，無風(fēng)保溫區(qū)內(nèi)部的溫度比噴絲 板內(nèi)物料的溫度高5°C。所述的無風(fēng)保溫區(qū)必須平穩(wěn)，無外界氣場(chǎng)干擾，防止對(duì)紡絲細(xì)流產(chǎn) 生擾動(dòng)，造成細(xì)流抖動(dòng)，影響均勻性。保溫區(qū)內(nèi)的溫度能夠起到對(duì)板面保溫的作用，同時(shí)能 夠讓從噴絲孔擠出來的紡絲細(xì)流在瞬間降壓的過程中能夠維持高溫狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)紡程解纏和 防回纏的目的，有利于均勻?qū)崿F(xiàn)高倍噴頭拉伸。
[0127] 其中，冷卻區(qū)長度的取值范圍為500mm~1000mm，紡絲細(xì)流經(jīng)過冷卻區(qū)的速度多 10m/min，冷卻區(qū)內(nèi)通入C0 2、N2、稀有氣體中的一種或者幾種氣體，冷卻區(qū)內(nèi)溫度的取值范圍 為20°C~50°C，從而能夠快速實(shí)現(xiàn)物料的降溫固化;冷卻區(qū)內(nèi)的風(fēng)速的取值范圍為0 . lm/s ~2m/s。從而保證物料能夠快速進(jìn)行冷卻固化形成凍膠絲。
[0128] 其中，冷卻區(qū)內(nèi)的吹風(fēng)形式選自，一側(cè)吹風(fēng)，另一側(cè)吸風(fēng);或者，四周吹風(fēng)，底部吸 風(fēng)。
[0129] 其中，第一主動(dòng)牽伸輥組至少包括2個(gè)輥，第一主動(dòng)牽伸輥組中的各輥同速，第一 主動(dòng)牽伸輯組的入絲點(diǎn)與噴絲板的噴絲孔之間的距離的取值范圍為520mm~1500mm。
[0130] 其中，第一主動(dòng)牽伸輥組與熱箱在同一豎直直線方向，如附圖2所示;或者，主動(dòng)牽 伸輥組與熱箱之間呈一 90°夾角，如附圖3所示。有利于降低廠房高度，可以根據(jù)需要進(jìn)行走 向設(shè)計(jì)，對(duì)纖維的最終性能沒有任何影響。
[0131] 其中，熱箱內(nèi)的溫度的取值范圍為100°C~140°C，此溫度條件下有利于凍膠絲預(yù) 牽伸干燥和有利于十氫萘蒸氣揮發(fā);熱箱內(nèi)通入C〇2、N2、稀有氣體、水蒸氣中的一種或者幾 種，從而避免熱箱內(nèi)通入的氣體與原料及中間產(chǎn)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
[0132] 其中，熱箱內(nèi)通入水蒸氣。凍膠絲經(jīng)過水蒸氣加熱和熏蒸，能夠?qū)瞿z絲進(jìn)行加熱 除溶劑和預(yù)牽伸。此時(shí)，熱箱為壓力容器，壓力容器的耐壓多4.OMPa。
[0133] 其中，第二主動(dòng)牽伸輥組與第一主動(dòng)牽伸輥組的轉(zhuǎn)速比的取值范圍為(2:1)~(7: 1)〇
[0134] 其中，經(jīng)過上油裝置時(shí)，絲束被上的油為含有抗氧化劑的油劑。
[0135] 其中，油劑為常規(guī)紡絲油劑，抗氧化劑能夠分散在油劑中。
[0136] 本發(fā)明提供的聚乙烯纖維經(jīng)過編制后能夠用于升降電梯纜繩，或者山體滑坡防護(hù) 網(wǎng)，或者泥石流阻隔網(wǎng)或者泥土阻攔網(wǎng)。
[0137] 實(shí)施例
[0138] 表1實(shí)施例1~20、比較例1~3操作參數(shù)
[0139]
[0140] 續(xù)表1實(shí)施例1~20、比較例1~3操作參數(shù)
[0141]
[0142]
[0143] 表2實(shí)施例1~20、比較例1~3結(jié)果參數(shù)
[0144]
[0145] 根據(jù)以上實(shí)施例1~20,可知，在溶解過程中不添加抗氧化劑和其他任何助劑的基 礎(chǔ)上，由聚乙烯和十氫萘按照質(zhì)量比（2:8)~（5:5)組成的原料制成的該纖維強(qiáng)度彡45cN/ dtex，模量彡2000cN/dtex，條干CV值<2%。其能夠用于升降電梯纜繩，或者山體滑坡防護(hù) 網(wǎng)，或者泥石流阻隔網(wǎng)或者泥土阻攔網(wǎng)。而比較例1~3紡絲濃度較低，造成生產(chǎn)成本較高， 得到的聚乙烯纖維性能也明顯低于由本發(fā)明技術(shù)方案所制備的聚乙烯纖維性能。
[0146] 盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造 性概念，則可對(duì)這些實(shí)施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu) 選實(shí)施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。
[0147]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精 神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍 之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種聚乙烯纖維，其特征在于，由聚乙烯和十氫萘按照質(zhì)量比（2:8)~（5:5)組成的 原料制成，所述聚乙烯的分子量彡6X IO6; 所述聚乙烯纖維的強(qiáng)度多45cN/dtex，模量多2000cN/dtex，條干CV值<2%。2. 權(quán)利要求1所述的聚乙烯纖維的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： 將由聚乙烯和十氫萘按照質(zhì)量比為（2:8)~（5:5)組成，形成混合物，其中，所述聚乙烯 的分子量彡6 X IO6; 所述混合物通過雙螺桿擠出機(jī)后，所述混合物中的聚乙烯分子量降低30 %~50 %，形 成紡絲溶體； 所述紡絲溶體從噴絲板的噴絲孔噴出后經(jīng)過無風(fēng)保溫區(qū)后，得到紡絲細(xì)流； 所述紡絲細(xì)流經(jīng)過冷卻區(qū)冷卻固化，得到凍膠絲； 將所述凍膠絲繞至第一主動(dòng)牽伸輥組上，得到經(jīng)過第一次牽伸的凍膠絲； 所述經(jīng)過第一次牽伸的凍膠絲依次經(jīng)過熱箱、第二主動(dòng)牽伸輥組、上油裝置、卷繞裝置 后，得到經(jīng)過卷繞的絲束； 所述經(jīng)過卷繞的絲束經(jīng)過熱拉伸處理后得到所述聚乙烯纖維； 作為優(yōu)選，所述雙螺桿擠出機(jī)的喂料口物料溫度的取值范圍為80°C~110°C，所述雙螺 桿擠出機(jī)的出料口物料溫度的取值范圍為170 °C~210 °C ; 作為優(yōu)選，所述雙螺桿擠出機(jī)的雙螺桿為同向雙螺桿，所述雙螺桿擠出機(jī)的捏合元件 所占比例的取值范圍為40%~90% ; 作為優(yōu)選，所述捏合元件的直徑多30mm，所述雙螺桿擠出機(jī)的雙螺桿筒體的長徑比的 取值范圍為(30:1)~(200:1); 作為優(yōu)選， 所述無風(fēng)保溫區(qū)的長度的取值范圍為20mm~500mm， 所述無風(fēng)保溫區(qū)與所述噴絲板的板面無縫連接， 所述無風(fēng)保溫區(qū)為一平穩(wěn)且無外界氣場(chǎng)干擾的區(qū)域， 所述無風(fēng)保溫區(qū)內(nèi)部的溫度比所述噴絲板內(nèi)物料的溫度高5°C; 作為優(yōu)選， 所述冷卻區(qū)長度的取值范圍為500mm~1000mm， 所述紡絲細(xì)流經(jīng)過所述冷卻區(qū)的速度多l(xiāng)〇m/min， 所述冷卻區(qū)內(nèi)通入C〇2、N2、稀有氣體中的一種或者幾種氣體， 所述冷卻區(qū)內(nèi)溫度的取值范圍為20 °C~50 °C ; 所述冷卻區(qū)內(nèi)的風(fēng)速的取值范圍為〇. lm/s~2m/s; 作為優(yōu)選，所述冷卻區(qū)內(nèi)的吹風(fēng)形式選自， 一側(cè)吹風(fēng)，另一側(cè)吸風(fēng);或者， 四周吹風(fēng)，底部吸風(fēng)； 作為優(yōu)選， 所述第一主動(dòng)牽伸輥組至少包括2個(gè)輥， 所述第一主動(dòng)牽伸輥組中的各輥同速， 所述第一主動(dòng)牽伸輥組的入絲點(diǎn)與所述噴絲板的噴絲孔之間的距離的取值范圍為 520mm ~1500mm; 作為優(yōu)選，所述第一主動(dòng)牽伸輥組與所述熱箱在同一豎直直線方向，或者，所述主動(dòng)牽 伸輥組與所述熱箱之間呈一 90°夾角； 作為優(yōu)選， 所述熱箱內(nèi)的溫度的取值范圍為100°C~140°C， 所述熱箱內(nèi)通入C〇2、N2、稀有氣體、水蒸氣中的一種或者幾種； 作為優(yōu)選，所述熱箱內(nèi)通入水蒸氣； 作為優(yōu)選，所述熱箱為壓力容器，所述壓力容器的耐壓多4.OMPa。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚乙烯纖維的制備方法，其特征在于，所述第二主動(dòng)牽伸輥組 與所述第一主動(dòng)牽伸輥組的轉(zhuǎn)速比的取值范圍為(2:1)~(7:1)。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚乙烯纖維的制備方法，其特征在于，經(jīng)過所述上油裝置時(shí)， 絲束被上的油為含有抗氧化劑的油劑； 作為優(yōu)選，所述油劑為常規(guī)紡絲油劑，所述抗氧化劑能夠分散在所述油劑中。5. 制備權(quán)利要求1所述的聚乙烯纖維的裝置，其特征在于，包括容器、雙螺桿擠出機(jī)、噴 絲板、無風(fēng)保溫區(qū)、冷卻區(qū)、第一主動(dòng)牽伸輥組、熱箱、第二主動(dòng)牽伸輥組、上油裝置、卷繞裝 置和熱拉伸裝置， 由聚乙烯和十氫萘按照質(zhì)量比（2:8)~（5:5)組成的混合物在所述容器中混合后依次 經(jīng)過所述雙螺桿擠出機(jī)、噴絲板、無縫保溫區(qū)、冷卻區(qū)、第一主動(dòng)牽伸輥組、熱箱、第二主動(dòng) 牽伸輥組、上油裝置、卷繞裝置和熱拉伸裝置后得到所述聚乙烯纖維， 其中，所述混合物中的聚乙烯的分子量彡6 X 106， 通過雙螺桿擠出機(jī)后，所述混合物中的聚乙烯分子量降低30%~50%，形成紡絲溶體； 作為優(yōu)選，所述雙螺桿擠出機(jī)的喂料口物料溫度的取值范圍為80°C~110°C，所述雙螺 桿擠出機(jī)的出料口物料溫度的取值范圍為170 °C~210 °C ; 作為優(yōu)選，所述雙螺桿擠出機(jī)的雙螺桿為同向雙螺桿，所述雙螺桿擠出機(jī)的捏合元件 所占比例的取值范圍為40%~90% ; 作為優(yōu)選，所述捏合元件的直徑多30mm，所述雙螺桿擠出機(jī)的雙螺桿筒體的長徑比的 取值范圍為(30:1)~(200:1); 作為優(yōu)選， 所述無風(fēng)保溫區(qū)的長度的取值范圍為20mm~500mm， 所述無風(fēng)保溫區(qū)與所述噴絲板的板面無縫連接， 所述無風(fēng)保溫區(qū)為一平穩(wěn)且無外界氣場(chǎng)干擾的區(qū)域， 所述無風(fēng)保溫區(qū)內(nèi)部的溫度比所述噴絲板內(nèi)物料的溫度高5°C; 作為優(yōu)選， 所述冷卻區(qū)長度的取值范圍為500mm~1000mm， 所述紡絲細(xì)流經(jīng)過所述冷卻區(qū)的速度多l(xiāng)〇m/min， 所述冷卻區(qū)內(nèi)通入C〇2、N2、稀有氣體中的一種或者幾種氣體， 所述冷卻區(qū)內(nèi)溫度的取值范圍為20 °C~50 °C ; 所述冷卻區(qū)內(nèi)的風(fēng)速的取值范圍為〇. lm/s~2m/s; 作為優(yōu)選，所述冷卻區(qū)內(nèi)的吹風(fēng)形式選自， 一側(cè)吹風(fēng)，另一側(cè)吸風(fēng);或者， 四周吹風(fēng)，底部吸風(fēng)； 作為優(yōu)選， 所述第一主動(dòng)牽伸輥組至少包括2個(gè)輥， 所述第一主動(dòng)牽伸輥組中的各輥同速， 所述第一主動(dòng)牽伸輥組的入絲點(diǎn)與所述噴絲板的噴絲孔之間的距離的取值范圍為 520mm ~1500mm; 作為優(yōu)選，所述第一主動(dòng)牽伸輥組與所述熱箱在同一豎直直線方向，或者，所述主動(dòng)牽 伸輥組與所述熱箱之間呈一 90°夾角。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的聚乙烯纖維的制備裝置，其特征在于， 所述熱箱內(nèi)的溫度的取值范圍為100°C~140°C， 所述熱箱內(nèi)通入C〇2、N2、稀有氣體、水蒸氣中的一種或者幾種； 作為優(yōu)選，所述熱箱內(nèi)通入水蒸氣； 作為優(yōu)選，所述熱箱為壓力容器，所述壓力容器的耐壓多4.OMPa。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的聚乙烯纖維的制備裝置，其特征在于，所述第二主動(dòng)牽伸輥組 與所述第一主動(dòng)牽伸輥組的轉(zhuǎn)速比的取值范圍為(2:1)~(7:1)。8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的聚乙烯纖維的制備裝置，其特征在于，經(jīng)過所述上油裝置時(shí)， 絲束被上的油為含有抗氧化劑的油劑； 作為優(yōu)選，所述油劑為常規(guī)紡絲油劑，所述抗氧化劑能夠分散在所述油劑中。9. 權(quán)利要求1所述的聚乙烯纖維經(jīng)過編制后用于升降電梯纜繩的用途。10. 權(quán)利要求1所述的聚乙烯纖維經(jīng)過編織后用于山體滑坡防護(hù)網(wǎng)，或者泥石流阻隔網(wǎng) 或者泥土阻攔網(wǎng)的用途。
【文檔編號(hào)】D01D1/04GK105951202SQ201610331010
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年5月18日
【發(fā)明人】李方全, 謝璨, 孫玉山, 孔令熙, 王雪
【申請(qǐng)人】中國紡織科學(xué)研究院