一种高分子量聚乙烯纤维的熔融纺丝制备设备以及方法与流程

本发明涉及聚乙烯纤维制备，具体为一种高分子量聚乙烯纤维的熔融纺丝制备设备以及方法。

背景技术：

1、超高分子量聚乙烯(uhmwpe)是一种分子量极高的热塑性塑料，uhmwpe具有摩擦系数小，磨耗低，耐化学药品性优良，耐冲击、耐压性、抗冻性、保温性、自润滑性、抗结垢性、耐应力开裂性、卫生性，经检索，中国专利授权号为cn1035308a的专利公开了一种由6000,000克/摩尔(重均分子量)以上的超高分子量高定向聚烯烃构成的产品，特别是长丝、纤维、纱线、织物和薄膜，它们特别对常用的基料具有良好的湿润性及粘接性，该产品的表面经受了等离子处理，但该方法设备条件要求高，工业化存在难度，且处理条件不当会导致纤维的力学性能下降。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种高分子量聚乙烯纤维的熔融纺丝制备设备以及方法，解决了背景技术中所提出的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种高分子量聚乙烯纤维的熔融纺丝制备设备以及方法，包括双螺旋挤出机、预过滤器、挡板、泵体以及出汽口，所述机头前增设双螺旋挤出机，所述机头与计量泵之间设置有预过滤器与增压泵，所述计量泵后端设置有纺丝箱体，所述预过滤器一侧设置有泵体，所述泵体一端与预过滤器内部连通，所述泵体顶部设置有进汽口，所述预过滤器另一侧设置有出汽口，所述出汽口一端与预过滤器内部连通，所述预过滤器两侧设置有挡板，且预过滤器内部设置有管道。

3、优选的，所述挡板表面均匀开设有圆形孔槽，且圆形孔槽与管道两端连通，所述管道为铜铝复合材质。

4、优选的，所述预过滤器内部为中空状结构，预过滤器内部管道相互之间存在间隙，并且管道外部呈环形等间距状分布有翅片。

5、优选的，其步骤包括如下：

6、s1：将超高分子量聚乙烯粉料、溶剂以及抗氧剂均匀搅拌混合，其中聚乙烯粉料分子量为200万-800万；

7、s2：混合后的物料输送到配料乳化釜中进行充分混合加热得到聚乙烯混合溶液，将聚乙烯混合溶液送入双螺杆挤出机进行熔融、溶解、喷丝、然后经过水槽冷却成型为超高分子量聚乙烯冻胶丝；

8、s3：将超高分子量聚乙烯冻胶丝浸入到含有聚烯烃类嵌段共聚物的溶液中进行浸渍处理；

9、s4：将浸渍处理后的超高分子量聚乙烯冻胶丝进行干燥去除内部水份，经过充分去内部水份后得干燥后的物料，将所述干燥后的物料浓度为500-1000pphm，温度为20-30℃的臭氧环境中进行氧化反应，氧化反应的时间为3-5小时，得高分子量聚乙烯纤维半成品；

10、s5：将所述s4中得到的高分子量聚乙烯纤维半成品进行热牵伸，得到改性的高分子量聚乙烯纤维；所述热牵伸的的温度为100-120℃，所述热牵伸的牵引速率为40-75m/min。

11、优选的，所述s1中超高分子量聚乙烯粉料与溶剂的质量比为8-12:100，抗氧剂的添加量为超高分子量聚乙烯粉料质量的1.5-3％。

12、优选的，所述s3中聚烯烃类嵌段共聚物为含有双键的乙烯基嵌段共聚物；所述浸渍溶液中聚烯烃类嵌段共聚物的浓度为4-15wt％。

13、优选的，所述s2中双螺旋挤出机挤出的原料会通过预过滤器3进行过滤，物料通过预过滤器一侧的孔槽进入到管道中，在原有的基础上可以进行原料的预过滤处理，保护计量泵和纺丝组件不会受到损害，同时将泵体一端的进气口与高温蒸汽连接，将高温蒸泵体入到预过滤器内部，使预过滤器整体能够加热，使过滤的原料能够融化，使其通过管道避免堵塞预过滤器。

14、优选的，所述双螺杆挤出机的螺杆的直径为30mm-150mm，长径比为25-70，转速为80转/分-200转/分，螺杆温度在80-260℃，预拉伸倍数为1.8-15倍。

15、优选的，所述将浸渍处理后的高分子量聚乙烯冻胶丝进行干燥包括将浸渍处理后的高分子量聚乙烯冻胶丝在8-9m/min的牵引速率下经过长20-25米的烘箱进行干燥。

16、本发明提供了一种高分子量聚乙烯纤维的熔融纺丝制备设备以及方法。具备以下有益效果：

17、(1)、该一种高分子量聚乙烯纤维的熔融纺丝制备设备以及方法，通过将超高分子量聚乙烯冻胶丝浸入到含有聚烯烃类嵌段共聚物的溶液中进行浸渍处理，干燥后再通过臭氧氧化，再通过热牵伸处理即可得到表面性能得到改善的高分子量聚乙烯纤维，本方法对设备要求低，在现有大多数设备上稍作改进即可进行制备，并且本方法大大提高了生产效率，降低了萃取剂的用量，大幅降低了制造成本。

18、(2)、该一种高分子量聚乙烯纤维的熔融纺丝制备设备以及方法，物料通过预过滤器一侧的孔槽进入到管道中，在原有的基础上可以进行原料的预过滤处理，保护计量泵和纺丝组件不会受到损害，同时将泵体一端的进气口与高温蒸汽连接，将高温蒸泵体入到预过滤器内部，使预过滤器整体能够加热，使过滤的原料能够融化，使其通过管道避免堵塞预过滤器，同时加入增压泵可以使纺丝正常进行，足够的挤出压力会使得剪切应力增大，经喷丝板出的原丝在较大的挤出力下性能表现更加优异。

技术特征：

1.一种高分子量聚乙烯纤维的熔融纺丝制备设备以及方法，包括双螺旋挤出机(1)、预过滤器(3)、挡板(7)、泵体(9)以及出汽口(11)，其特征在于：所述机头(2)前增设双螺旋挤出机(1)，所述机头(2)与计量泵(5)之间设置有预过滤器(3)与增压泵(4)，所述计量泵(5)后端设置有纺丝箱体(6)，所述预过滤器(3)一侧设置有泵体(9)，所述泵体(9)一端与预过滤器(3)内部连通，所述泵体(9)顶部设置有进汽口(10)，所述预过滤器(3)另一侧设置有出汽口(11)，所述出汽口(11)一端与预过滤器(3)内部连通，所述预过滤器(3)两侧设置有挡板(7)，且预过滤器(3)内部设置有管道(8)。

2.根据权利要求1所述一种高分子量聚乙烯纤维的熔融纺丝制备设备以及方法，其特征在于：所述挡板(7)表面均匀开设有圆形孔槽，且圆形孔槽与管道(8)两端连通，所述管道(8)为铜铝复合材质。

3.根据权利要求1所述一种高分子量聚乙烯纤维的熔融纺丝制备设备以及方法，其特征在于：所述预过滤器(3)内部为中空状结构，预过滤器(3)内部管道(8)相互之间存在间隙，并且管道(8)外部呈环形等间距状分布有翅片。

4.根据权利要求1所述一种高分子量聚乙烯纤维的熔融纺丝制备设备以及方法，其特征在于：其步骤包括如下：

5.根据权利要求1所述一种高分子量聚乙烯纤维的熔融纺丝制备设备以及方法，其特征在于：所述s1中超高分子量聚乙烯粉料与溶剂的质量比为8-12:100，抗氧剂的添加量为超高分子量聚乙烯粉料质量的1.5-3％。

6.根据权利要求1所述一种高分子量聚乙烯纤维的熔融纺丝制备设备以及方法，其特征在于：所述s3中聚烯烃类嵌段共聚物为含有双键的乙烯基嵌段共聚物；所述浸渍溶液中聚烯烃类嵌段共聚物的浓度为4-15wt％。

7.根据权利要求1所述一种高分子量聚乙烯纤维的熔融纺丝制备设备以及方法，其特征在于：所述s2中双螺旋挤出机挤出的原料会通过预过滤器(3)进行过滤，物料通过预过滤器(3)一侧的孔槽进入到管道(8)中，在原有的基础上可以进行原料的预过滤处理，保护计量泵(5)和纺丝组件不会受到损害，同时将泵体一端的进气口与高温蒸汽连接，将高温蒸汽通过泵体(9)入到预过滤器(3)内部，使预过滤器(3)整体能够加热，使过滤的原料能够融化，使其通过管道(8)避免堵塞预过滤器(3)。

8.根据权利要求1所述一种高分子量聚乙烯纤维的熔融纺丝制备设备以及方法，其特征在于：所述双螺杆挤出机1的螺杆的直径为30mm-150mm，长径比为25-70，转速为80转/分-200转/分，螺杆温度在80-260℃，预拉伸倍数为1.8-15倍。

9.根据权利要求1所述一种高分子量聚乙烯纤维的熔融纺丝制备设备以及方法，其特征在于：所述将浸渍处理后的高分子量聚乙烯冻胶丝进行干燥包括将浸渍处理后的高分子量聚乙烯冻胶丝在8-9m/min的牵引速率下经过长20-25米的烘箱进行干燥。

技术总结本发明公开了一种高分子量聚乙烯纤维的熔融纺丝制备设备以及方法，涉及聚乙烯纤维制备技术领域，包括双螺旋挤出机、预过滤器、挡板、泵体以及出汽口，所述机头前增设双螺旋挤出机，所述机头与计量泵之间设置有预过滤器与增压泵，所述计量泵后端设置有纺丝箱体，所述预过滤器一侧设置有泵体，所述泵体一端与预过滤器内部连通，通过将超高分子量聚乙烯冻胶丝浸入到含有聚烯烃类嵌段共聚物的溶液中进行浸渍处理，干燥后再通过臭氧氧化，再通过热牵伸处理即可得到表面性能得到改善的高分子量聚乙烯纤维，本方法对设备要求低，在现有大多数设备上稍作改进即可进行制备，并且本方法大大提高了生产效率，降低了萃取剂的用量，大幅降低了制造成本。技术研发人员：陈林,吴金山,李森,徐洋,张建骜,王亚军,赵桂亮,殷翔芝受保护的技术使用者：盐城优和博新材料有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/6