高韧性聚乙烯纱

摘要

制备具有改进拉伸性质的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复丝纱的方法以及所生产的纱和制品。

主权项

1.生产高强度聚乙烯复丝纱的方法，该方法包括以下步骤：a)在超高分子量聚乙烯(UHMWPE)所用的具有至少约180℃的大气压力沸点的溶剂中，在低于UHMWPE可溶于该溶剂中的那一温度的温度下，形成具有至少约10dl/g的初始特性粘度(IV₀)的UHMWPE和抗氧化剂的淤浆，其中UHMWPE与该溶剂的重量比是约5∶95到约95∶5以及该抗氧化剂与该溶剂的重量比是约10份/百万份至约1000份/百万份；b)将该淤浆加入到互相啮合的同向旋转双螺杆挤出机中，其中在该双螺杆挤出机中的螺杆是由具有D_r毫米的根直径、D_o毫米的外径的多个段组成，D_r/D_o比率是R，螺杆的转速是ω转/分钟并满足以下关系式：0.84≥R≥0.55$\omega D_0\left(\frac{(1+R)}{(1-R)}\right)\ge \mathrm{70,000},$毫米/分钟c)在挤出机中在约140℃至约320℃的温度下在该溶剂中形成该UHMWPE和该抗氧化剂的液体混合物，在该混合物中UHMWPE的特性粘度在通过挤出机时降低至约0.2IV₀到约0.7IV₀的值；d)让液体混合物在至少约140℃的温度下通过加热容器，该容器的体积使得在该容器中的平均停留时间是约2-约120分钟，从而形成UHMWPE的溶液；e)让所形成的溶液通过喷丝板形成溶液长丝；f)让从该喷丝板出来的该溶液长丝通过短程气态空间进入到温度低于约35℃的液体骤冷浴之中，其中该溶液长丝快速地冷却而形成凝胶长丝；g)从凝胶长丝中除去溶剂，形成固体长丝；和h)将溶液长丝、凝胶长丝和固体长丝中的至少一种在一个或多个阶段中拉伸到至少约10∶1的合计拉伸比，其中至少约2∶1的拉伸被施加于固体长丝以形成高强度复丝UHMWPE纱，该UHMWPE纱具有至少约40g/d的韧性，并且具有从0.2IV₀到0.65IV₀的特性粘度。