纺丝用超高分子量聚乙烯高浓度溶液的制备方法

摘要

本发明涉及的是制造高强度高模量聚乙烯纤维用的超高相对分子量高浓度溶液的制造方法。在特制的带有整套升温搅拌装置的溶解釜中，先将一定分子量的聚乙烯(Mw＞1.5×10⁶)的聚乙烯粉末按规定的浓度与定量的溶剂搅拌升温制成母液A；然后在普通的升温搅拌釜中加入定量A液，按规定的浓度加入定量聚烯烃粉末或冻胶粒搅拌升温制成淤浆B液；再将定量A液、B液和溶剂渗透性石腊油加入升温搅拌釜制成高浓度纺丝冻胶液。本发明能有效缩短生产周期，降低生产成本。

主权项

1.一种纺丝用超高分子量聚乙烯高浓度纺丝溶液的制备方法，其特征是先后制备母液A、母液B，再用母液A和母液B混合搅拌制成高浓度纺丝液；其中所述的母液A的制备方式是，将聚乙烯粉末和溶剂为高渗透性石蜡油放入到装有超声波振荡容器的耐高压升温溶解釜中，在常温下将其制成均匀的淤浆，其目的是使原料在常温常压下能够均匀预溶胀，称为“A液预料”，所用的聚乙烯是线性聚乙烯，其非线性率小于5％；聚乙烯的分子量范围选择在MW＝1.5×106至MW＝7×106之间，其聚乙烯粉末的粒径分布呈高斯曲线分布，其粒径范围在80μ-200μ之间，所选用的高渗透性石腊油的分子量在40-1000之间，所使用的超声波振荡器的振荡频率在1×104-4×104Hz之间，A液预料的重量百分比浓度为0.3-2％；在螺旋搅拌器中输入渗透性石腊油，常压下均匀搅拌升温，当温度升至80-90℃时，用喷洒器将“A料预液”喷入，并且随之加入聚乙烯粉末，然后抽真空搅拌升温，温升速率保持在1℃/3-5min，真空度保证在-0.04-0.06MPa，搅拌转数公转50-100rpm，自转300-500rpm，温度控制在150-250℃，升温到位后持续搅拌0.2-1小时，其后在搅拌釜内通入冷媒连续高速搅拌，高速搅拌的目的是要保证充分热交换，溶液降温过程中在相分离温度点会由透明态向乳白的冻胶态转变，最终制成重量百分比浓度为0.3-2％的充分溶解溶胀的冻胶态的母液A，在转化点前将溶液泵入A液储存罐备用；所述的母液B的制备方式是用母液A制取母液B，具体的方式是在浆式组合型溶解釜中，先加入定量的A母液进行常温搅拌，同时将聚乙烯粉末喷入，聚乙烯粉末的分子量与制A液的分子量相同，边喷粉末边抽真空边搅拌边升温，升温速度为0.5-0.8℃/10分钟，当温度升至60-190℃时，在抽真空搅拌的同时，保温20-60分钟，真空度保证在-0.04-0.06MPa，其母液B的最终浓度为25％-60％，在其溶液呈现透明态后，即制成淤浆母液B，将其降到自然温度备用；其所述的母液A和母液B混合搅拌制成高浓度纺丝液的方式是将制取的母液A与制取的母液B以及渗透性石腊油按先后顺序加入到一个带有升温和锚式搅拌装置的溶解釜中，纺丝溶液浓度配制到12％-60％，其步骤是：将母液A在大于等于15℃的自然温度常压下搅拌加热升温，在高于相分离温度10℃的状态下，在其粘度降低，流动性能增加时，加入母液B，共同搅拌15-40分钟，在保温状态下均匀喷入石腊油，持续搅拌直到溶液呈现透明均匀态，纺丝溶液浓度配制到24％-60％，然后将搅拌溶解釜的换热系统注入冷媒，边搅拌边持续降温至50-70℃制成纺丝液，随后将高浓度的纺丝溶液在50-70℃温度下泵入到双螺杆挤压机中。