專利名稱：超高分子量聚乙烯溶液的連續(xù)配制混合方法
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)工藝中的第一道工藝的改良方法。
背景技術(shù)：
超高分子量聚乙烯纖維，具有高強(qiáng)度、高模量、高取向度，廣泛用于防護(hù)用品、繩索、魚網(wǎng)、運(yùn)動(dòng)器材的制造。
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。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，并取得了英國專利GB2042414和GB2051667。1982年美國的AlliedSignal公司(1999年和Honeywell公司合并)也提出了自己的生產(chǎn)超高分子量聚乙烯纖維的工藝專利US4413110。DSM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)?，F(xiàn)在世界上常見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，用揮發(fā)性的第二溶劑萃取出第一溶劑，干燥，超倍數(shù)牽伸，最終獲得成品纖維?，F(xiàn)在世界上生產(chǎn)工藝主要有兩大類，一類以DSM和東洋紡為代表，另一類以Honeywell和三井為代表。兩者的主要區(qū)別是采用了不同的溶劑。DSM工藝，采用十氫萘作溶劑，由于十氫萘的揮發(fā)性，該工藝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。
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，最好大于400萬。
超高分子量聚乙烯纖維工藝的第一步是聚乙烯溶液的配制。該步驟也是非常重要的一步，因?yàn)槿芤夯旌暇鶆虻暮脡闹苯佑绊懙郊徑z的質(zhì)量。如果溶液不能均勻地混合，將影響噴絲和拉伸工段的進(jìn)行，最終影響成品纖維的性能和質(zhì)量。在最初的專利GB2042414和GB82051667中并沒有詳細(xì)地?cái)⑹鋈芤旱呐渲品椒?，只是簡單地描述了所用的溶劑為十氫萘等，操作溫度?45攝氏度。
高分子溶液的配制過程比較復(fù)雜，不同于小分子物質(zhì)溶液，需要采用特殊工藝。高分子具有與小分子物質(zhì)不同的特殊物理性質(zhì)，高分子聚合物溶液的配制也有其特殊之處。并且高分子聚合物溶液在行為上與小分子溶液有很大區(qū)別。由于高分子的尺寸很大，分子運(yùn)動(dòng)速度比小分子小很多，高分子向溶劑的擴(kuò)散非常緩慢，因而聚合物的溶解過程比小分子的溶解過程緩慢得多。聚合物的溶解過程要經(jīng)歷兩個(gè)階段，首先是溶脹，即溶劑分子滲入聚合物內(nèi)部，使聚合物體積膨脹。然后才是高分子均勻分散到溶劑中，達(dá)到完全溶解。而且聚合物溶液的粘度很大，特別是隨著聚合物分子量的增大，粘度也隨之增大，這就增大了輸送溶液所需要的動(dòng)力。另外，聚合物的溶解度和分子量有關(guān)，通常分子量越大溶解度越小，分子量越小溶解度越大。提高溫度一般也可以增加溶解度，因此溶解過程多采用加熱方式。盡管提高聚乙烯的相對(duì)分子量可以增加成品纖維的強(qiáng)度，但是由于溶液粘度的增加使加工過程，特別是擠出過程能量消耗過大，所以原料聚乙烯粉末的相對(duì)分子量不宜過大。一般情況下，不超過1000萬。
高分子聚合物溶液的流動(dòng)行為絕大多數(shù)不符合牛頓粘性定律，屬于非牛頓流體。其中超高分子量聚乙烯溶液是典型的假塑性流體。高分子聚合物溶液流動(dòng)時(shí)，有爬桿效應(yīng)、擠出物脹大、不穩(wěn)定流動(dòng)和熔體破裂等特殊現(xiàn)象。高分子聚合物濃溶液在容器中進(jìn)行攪拌時(shí)，因受到旋轉(zhuǎn)剪切的作用，流體會(huì)沿著內(nèi)筒壁或軸上升，發(fā)生包軸或者爬桿現(xiàn)象。韋森堡首先發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象，因此又稱為韋森堡效應(yīng)。韋森堡效應(yīng)產(chǎn)生的原因是由于轉(zhuǎn)軸附近的聚合物流體發(fā)生剪切流動(dòng)，使流體中呈卷曲狀的大分子鏈在流線方向上被拉升，而大分子鏈的熱運(yùn)動(dòng)能量又使其自發(fā)回復(fù)到原來的卷曲狀態(tài)，產(chǎn)生了與拉伸相平衡的法向應(yīng)力差所致。包軸現(xiàn)象則因?yàn)檫@種回復(fù)卷曲的傾向受到限制，使這部分性能表現(xiàn)為一種包軸的內(nèi)裹力，把聚合物分子沿軸向上擠所致。隨著聚合物分子量的增加，聚合物溶液濃度的增高，和攪拌速度加快，韋森堡效應(yīng)愈發(fā)明顯。由于韋森堡效應(yīng)的存在，使高分子聚合物溶液的混合變得較為困難，很難采用常規(guī)的攪拌混合的方法。如果采用攪拌混合的方式，攪拌速度必須非常緩慢，持續(xù)時(shí)間長，這樣就容易造成聚合物分子量的降低。
由于高分子聚合物及其溶液的這些特殊性質(zhì)，在以往的制備工藝中，超高分子量聚乙烯溶液的配制工段，要經(jīng)過溶脹、溶解階段。通常整個(gè)工段為間歇操作，時(shí)間長、占地多、占用大量容器。
一些專利提出了連續(xù)配制超高分子量聚乙烯溶液的方法。例如在歐洲專利EP0255618中提到使用經(jīng)過加氫處理的煤油，再經(jīng)過精餾分離，得到不含萘和聯(lián)苯的沸點(diǎn)在180～250攝氏度的烴混合物，和超高分子量聚乙烯、十氫萘，在135攝氏度下，攪拌數(shù)小時(shí)得到聚乙烯溶液。聚乙烯溶液的濃度不大于50％。日本專利JP59232123中提到先將超高分子量聚乙烯和少量溶劑混合數(shù)分鐘后加熱，并在攪拌的情況下不斷加入溶劑，最終制得溶液。日本專利昭63-15838中提到的實(shí)例中，煤油分餾部分催化加氫后制成的溶劑中加入抗氧劑和聚乙烯后，在140攝氏度下攪拌3小時(shí)后溶解，生成重量百分比為10％的超高分子量聚乙烯溶液。
歐洲專利EP0183285和美國專利US4668717中也提出了一個(gè)連續(xù)制備聚乙烯溶液的方法，高分子量聚乙烯和室溫下為液態(tài)的溶劑，進(jìn)入螺桿擠出機(jī)進(jìn)行混合，螺桿轉(zhuǎn)速為30～300轉(zhuǎn)/分鐘，停留時(shí)間為0.3D，單位為分鐘，D為擠出機(jī)直徑以毫米為單位的數(shù)值。溶液從擠出機(jī)中擠出后直接進(jìn)入噴絲孔成絲。螺桿擠出機(jī)為單螺桿或多螺桿擠出機(jī)。為了達(dá)到高剪切和短停留時(shí)間，螺桿的旋轉(zhuǎn)速度相當(dāng)高，雙螺桿擠出機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度必須大于30轉(zhuǎn)/分鐘，一般是150～300轉(zhuǎn)/分鐘，剪切速率達(dá)到30～2000秒-1。該專利提出的混合方法從實(shí)用性上，要強(qiáng)于以往的專利。但是該專利的缺點(diǎn)是聚乙烯物料在高剪切作用下，雖然混合效果好，但是分子鏈的破壞也很嚴(yán)重，結(jié)果必然造成聚乙烯相對(duì)分子量的大幅度下降。
DSM公司的子公司斯塔米卡本公司在中國專利CN85107352中，提供了一個(gè)連續(xù)制備高分子聚合物均勻溶液的方法，包括在合適的溶劑或溶劑混合物中，形成細(xì)碎的高分子聚合物的懸浮物，通過正旋轉(zhuǎn)螺桿壓出機(jī)加工懸浮液，轉(zhuǎn)速為30～300轉(zhuǎn)/分，并裝著交替混合和輸送部件，懸浮液停留時(shí)間最多0.3D(分鐘)，其中D為以毫米表示的壓出機(jī)直徑。該方法也會(huì)嚴(yán)重破壞超高分子量聚乙烯分子鏈，降低分子量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服已有技術(shù)的不足之處，提供了一種新的超高分子量聚乙烯溶液的連續(xù)配制混合方法。采用短長徑比螺桿擠出機(jī)和靜態(tài)混合器聯(lián)合使用，可減少聚乙烯分子量降低的幾率，提高產(chǎn)品質(zhì)量；加快溶解速度，又能保證物料混合均勻；提高溶液的濃度，減少后續(xù)工序中萃取工段的處理量，減少了操作成本。
本發(fā)明的一種超高分子量聚乙烯溶液的連續(xù)配制混合方法，包括以下步驟1)將超高分子量聚乙烯粉末或顆粒和溶劑按比例連續(xù)加入進(jìn)料口；2)將進(jìn)料口中的物料送入第一臺(tái)短長徑比螺桿擠出機(jī)，3)該物料在螺桿擠出機(jī)的螺桿作用下進(jìn)入靜態(tài)混合器混合；4)物料出靜態(tài)混合器后(若采用多個(gè)靜態(tài)混合器串聯(lián)使用，則可以在兩個(gè)靜態(tài)混合器之間采用計(jì)量泵補(bǔ)充損失的機(jī)械能，再進(jìn)入下一級(jí)靜態(tài)混合器)，從靜態(tài)混合器連續(xù)送出混合均勻的超高分子量聚乙烯溶液。即完成了超高分子量聚乙烯纖維工藝的第一步聚乙烯溶液的配制工藝。
根據(jù)具體需要，上述靜態(tài)混合器可以為一級(jí)或多級(jí)，相鄰靜態(tài)混合器之間加計(jì)量泵，以補(bǔ)充物料在混合過程中的動(dòng)能損失。
后續(xù)工藝方法可采用常規(guī)成熟工藝連續(xù)操作，即將上述配制好的混合均勻的超高分子量聚乙烯溶液送出，進(jìn)入過濾器過濾；過濾后的物料進(jìn)入第二臺(tái)螺桿擠出機(jī)擠出后，經(jīng)紡絲箱體噴出，經(jīng)冷卻形成凝膠纖維，萃取出溶劑，干燥，牽伸，卷繞，制成超高分子量聚乙烯纖維。
本發(fā)明采用的聚乙烯粉末的特性粘數(shù)大于5dL/g，相對(duì)分子量大于100萬，最好大于400萬。第一步驟中的溶劑為常溫下不易揮發(fā)的溶劑?？梢允峭闊N、環(huán)烷烴、烷烴或環(huán)烷烴的衍生物、芳香烴、芳香烴衍生物?；蛘咚鼈兤渲袔追N的混合物。
上述短長徑比螺桿擠出機(jī)起到為物料提供流動(dòng)的機(jī)械能的作用。短長徑比螺桿擠出機(jī)的螺桿可以是單螺桿，也可以是雙螺桿、或者三螺桿、或者四螺桿，螺桿外筒壁采用電加熱或者熱載體加熱。為減少螺桿的剪切作用，最好采用單螺桿擠出機(jī)。螺桿擠出機(jī)的長徑比為2～40。
靜態(tài)混合器可以采用螺旋片式靜態(tài)混合器、斜紋板式混合器、流道式靜態(tài)混合器、增強(qiáng)式混合器，或其它新型可以用于高粘度流體混合的靜態(tài)混合器?；旌掀鞯耐獗诩訆A套，采用電加熱或者熱載體加熱。
計(jì)量泵采用可以輸送高粘度流體的計(jì)量泵。
上述混合過程的溫度一般保持在140～160℃。
所述后續(xù)工藝中的螺桿擠出機(jī)可采用雙螺桿擠出機(jī)。
后續(xù)工藝中的萃取劑為易揮發(fā)溶劑，例如苯、甲苯、二甲苯、丙酮、汽油、煤油等。
萃取后的纖維采用熱牽伸，總牽伸倍數(shù)為30以上。
本發(fā)明的特點(diǎn)及技術(shù)效果本發(fā)明首次發(fā)現(xiàn)并證明了采用靜態(tài)混合器可用于超高分子量聚乙烯溶液的連續(xù)配制混合工藝中，與攪拌器、膠體磨、均質(zhì)器、文氏管等傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)混合設(shè)備相比，具有結(jié)構(gòu)緊湊、流程簡單、能耗小、操作彈性大、投資少、混合性能好等優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明采用的靜態(tài)混合器原本是熔體紡絲中的一種常用設(shè)備。靜態(tài)混合器是一種沒有運(yùn)動(dòng)部件的高效混合設(shè)備，這也是其名稱的由來。在熔體紡絲工藝中，靜態(tài)混合器的作用主要有兩種減少高粘度的聚合物熔體在管道中沿徑向的溫度、停留時(shí)間和粘度等的梯度差異；使不同組成的聚合物或穩(wěn)定劑、抗靜電劑等多種助劑混合均勻。一般認(rèn)為靜態(tài)混合器對(duì)物料主要起到分散混合的作用，混煉的作用有限；而攪拌器等動(dòng)態(tài)混合器對(duì)物料的作用則是混煉為主。靜態(tài)混合器按照混合元件的不同，可以分為螺旋片式、斜紋板式、流道式、增強(qiáng)式等四大類，本發(fā)明通過實(shí)驗(yàn)證明這四大類的靜態(tài)混合器均可起到對(duì)超高分子量聚乙烯溶液混合均勻的作用，而且實(shí)現(xiàn)工藝的連續(xù)操作。
本發(fā)明提供的連續(xù)化配制混合超高分子量聚乙烯溶液的生產(chǎn)工藝方法。減少了生產(chǎn)時(shí)間，降低了容器設(shè)備數(shù)量，更重要的是避免了高剪切作用對(duì)聚乙烯分子鏈的破壞。同以往的單純使用螺桿擠出機(jī)進(jìn)行混合的技術(shù)相比較，本發(fā)明采用短長徑比螺桿擠出機(jī)和靜態(tài)混合器聯(lián)合使用。螺桿擠出機(jī)提供了物料流動(dòng)的動(dòng)力。螺桿擠出機(jī)的長徑比較小，可以保證在一定生產(chǎn)能力情況下，采用較低的轉(zhuǎn)速仍可以保證停留時(shí)間較短。轉(zhuǎn)速較低時(shí)，螺桿對(duì)物料的剪切力較小，減少了聚乙烯分子量降低的幾率，提高了產(chǎn)品質(zhì)量；物料在螺桿擠出機(jī)中的停留時(shí)間短，也降低了聚合物分子量減小的可能性。同時(shí)靜態(tài)混合器的加入，加快溶解速度，避免了韋森堡效應(yīng)，以及聚合物分子量減少的可能性；又保證了物料能夠混合均勻。本發(fā)明可以提高溶液的濃度，減少后續(xù)工序中萃取工段的處理量，從而減少了操作成本。


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。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提出的超高分子量聚乙烯溶液的連續(xù)配制混合方法，結(jié)合應(yīng)用附圖及實(shí)施例詳細(xì)說明如下圖1為采用本發(fā)明帶有靜態(tài)混合器連續(xù)配制混合溶液的超高分子量聚乙烯纖維的制造工藝流程。其中，靜態(tài)混合器-計(jì)量泵為三級(jí)設(shè)計(jì)，實(shí)際應(yīng)用可以采用一級(jí)、二級(jí)、或者多級(jí)。超高分子量聚乙烯粉末物料1以及助劑(可以不加)和溶劑2經(jīng)計(jì)量后連續(xù)地加入料斗3中，物料接著進(jìn)入短長徑比螺桿擠出機(jī)4中進(jìn)行初步混合并提供流動(dòng)的動(dòng)能，物料隨后進(jìn)入第一級(jí)靜態(tài)混合器5中進(jìn)行混合，隨后物料經(jīng)計(jì)量泵6補(bǔ)充在流動(dòng)過程中損失的動(dòng)能，再進(jìn)入第二級(jí)靜態(tài)混合器7和計(jì)量泵8進(jìn)行進(jìn)一步混合和補(bǔ)充動(dòng)能，最后物料進(jìn)入第三級(jí)靜態(tài)混合器9和計(jì)量泵10進(jìn)行最后一步混合和補(bǔ)充動(dòng)能，完成本發(fā)明所述的超高分子量聚乙烯溶液的連續(xù)混合工藝。
完成混合的物料隨后經(jīng)過濾器11，進(jìn)入雙螺桿擠出機(jī)12，再經(jīng)噴絲板13噴出，進(jìn)入冷凝器14凝固，再經(jīng)過萃取工段15，干燥工段16，進(jìn)行超倍數(shù)牽伸工段17，最后卷繞工段18得到成品。
本發(fā)明的超高分子量聚乙烯溶液的連續(xù)配制混合方法的實(shí)施例分別說明如下實(shí)施例1將相對(duì)分子量500萬的聚乙烯粉末，經(jīng)料斗加入進(jìn)料口。粉末的進(jìn)料速度為0.1～0.8公斤/分鐘。溶劑石蠟油由儲(chǔ)槽，經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計(jì)計(jì)量后，進(jìn)入進(jìn)料口，溶劑采用濃度為聚乙烯的質(zhì)量百分比為0.5％的石蠟油的進(jìn)料速度為0.002～0.015立方米/分鐘。兩種物料隨后進(jìn)入螺桿擠出機(jī)，螺桿擠出機(jī)為單螺桿，直徑80毫米，螺桿長1600毫米，長徑比為20，材料為38CrMoAlA合金鋼。螺桿外套筒壁厚為15毫米，采用電加熱，溫度為140～150℃。螺桿轉(zhuǎn)速為5～80轉(zhuǎn)/分鐘，電動(dòng)機(jī)額定功率為15千瓦。靜態(tài)混合器采用凱尼斯公司生產(chǎn)的螺旋片式靜態(tài)混合器。計(jì)量泵為國產(chǎn)JSG-1.2計(jì)量泵。經(jīng)兩級(jí)靜態(tài)混合器-計(jì)量泵后連續(xù)送出混合均勻的超高分子量聚乙烯溶液。
該混合物料進(jìn)過濾器過濾，進(jìn)入雙螺桿擠出機(jī)，紡絲箱體，擠出成絲。經(jīng)冷卻凝固，形成凝膠纖維，采用汽油萃取，熱氮?dú)飧稍?，?jīng)三級(jí)熱牽伸，總牽伸倍數(shù)為40。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30cN/dtex以上，模量達(dá)到960cN/dtex以上。
實(shí)施例2將相對(duì)分子量為500萬的線性聚乙烯粉末，經(jīng)料斗計(jì)量后加入螺桿擠出機(jī)進(jìn)料口，粉末的進(jìn)料速度為0.1～0.5公斤/分鐘，溶劑十氫萘按照確保聚乙烯重量比為2％的量連續(xù)加入。螺桿擠出機(jī)為單螺桿，螺桿直徑為60毫米，螺桿長度為1100毫米，材料為38CrMoAlA合金鋼。螺桿外套筒壁采用電加熱，溫度為140～150℃。螺桿轉(zhuǎn)速為5～80轉(zhuǎn)/分鐘，電機(jī)功率為15千瓦。靜態(tài)混合器采用瑞士蘇爾壽公司的斜紋板式靜態(tài)混合器。計(jì)量泵為國產(chǎn)JSG-1.2計(jì)量泵。經(jīng)三級(jí)靜態(tài)混合器-計(jì)量泵后連續(xù)送出混合均勻的超高分子量聚乙烯溶液。
將該混合物料進(jìn)入過濾器過濾。再進(jìn)入雙螺桿擠出機(jī)，經(jīng)紡絲箱體，擠出成絲，經(jīng)冷卻凝固，形成凝膠纖維。爾后采用70攝氏度熱氮?dú)獯祾吒稍铩＝?jīng)三級(jí)熱牽伸，總牽伸倍數(shù)為40。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30cN/dtex以上，模量達(dá)到960cN/dtex以上。
實(shí)施例3將相對(duì)分子量為500萬的線性聚乙烯粉末，經(jīng)料斗計(jì)量后加入螺桿擠出機(jī)進(jìn)料口，粉末的進(jìn)料速度為0.1～0.8公斤/分鐘，石蠟油的進(jìn)料速度為0.0006～0.010立方米/分鐘確保聚乙烯重量百分比為15％。物料隨后進(jìn)入螺桿擠出機(jī)，螺桿擠出機(jī)為雙螺桿，直徑為60毫米，螺桿長度為1100毫米，材料為38CrMoAlA合金鋼。螺桿外套筒壁采用電加熱，溫度為140～150℃。螺桿轉(zhuǎn)速為5～80轉(zhuǎn)/分鐘，電機(jī)功率為10千瓦。靜態(tài)混合器采用瑞士蘇爾壽公司生產(chǎn)的斜紋板式靜態(tài)混合器。計(jì)量泵為國產(chǎn)JSG-1.2計(jì)量泵。經(jīng)兩級(jí)靜態(tài)混合器-計(jì)量泵后連續(xù)送出混合均勻的超高分子量聚乙烯溶液。
該混合物料進(jìn)入過濾器過濾，再進(jìn)入雙螺桿擠出機(jī)，經(jīng)紡絲箱體擠出成絲，經(jīng)冷卻凝固，形成凝膠纖維。甲苯萃取后，氮?dú)獯祾吒稍?。?jīng)三級(jí)熱牽伸，總牽伸倍數(shù)為40。最終制成成品。纖維的強(qiáng)度達(dá)到30cN/dtex以上，模量達(dá)到960cN/dtex以上。
實(shí)施例4將相對(duì)分子量500萬的聚乙烯粉末，經(jīng)料斗加入進(jìn)料口。粉末的進(jìn)料速度為0.1～0.8公斤/分鐘。溶劑石蠟油由儲(chǔ)槽，經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計(jì)計(jì)量后，進(jìn)入進(jìn)料口，溶劑采用濃度為聚乙烯的質(zhì)量百分比為1％的石蠟油的進(jìn)料速度為0.002～0.015立方米/分鐘，溶劑中加入少量抗氧化劑抗氧264、穩(wěn)定劑水楊酸酯、阻燃劑磷酸酯等助劑。兩種物料隨后進(jìn)入螺桿擠出機(jī)，螺桿擠出機(jī)為雙螺桿，直徑60毫米，螺桿長1100毫米，長徑比為20，材料為38CrMoAlA合金鋼。螺桿外套筒壁厚為15毫米，采用電加熱，溫度為140～150℃。螺桿轉(zhuǎn)速為2～70轉(zhuǎn)/分鐘，電動(dòng)機(jī)額定功率為20千瓦。靜態(tài)混合器采用流道式靜態(tài)混合器。計(jì)量泵為國產(chǎn)JSG-1.2計(jì)量泵。經(jīng)一級(jí)靜態(tài)混合器-計(jì)量泵后連續(xù)送出混合均勻的超高分子量聚乙烯溶液。
該混合物料進(jìn)過濾器過濾，進(jìn)入下一臺(tái)雙螺桿擠出機(jī)，紡絲箱體，擠出成絲。經(jīng)冷卻凝固，形成凝膠纖維，采用甲苯萃取，熱氮?dú)飧稍?，?jīng)三級(jí)熱牽伸，總牽伸倍數(shù)為40。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30cN/dtex以上，模量達(dá)到960cN/dtex以上。
權(quán)利要求
1.一種超高分子量聚乙烯溶液的連續(xù)配制混合方法，其特征在于，包括以下步驟1)將超高分子量聚乙烯粉末和溶劑連續(xù)加入進(jìn)料器中；2)該進(jìn)料器中的物料送入短長徑比螺桿擠出機(jī)；3)該物料經(jīng)擠出機(jī)擠出進(jìn)入靜態(tài)混合器中混合；4)從該靜態(tài)混合器連續(xù)送出混合均勻的超高分子量聚乙烯溶液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)配制混合方法，其特征在于所述靜態(tài)混合器的數(shù)量為一個(gè)或一個(gè)以上，各靜態(tài)混合器串聯(lián)，相鄰靜態(tài)混合器之間連接有計(jì)量泵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)配制混合方法，其特征在于所述的超高分子量聚乙烯的相對(duì)分子量大于等于100萬。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)配制混合方法，其特征在于在所述第1)步驟中還加入穩(wěn)定劑、抗氧化劑、染色劑、阻燃劑中的一種或者幾種作為助劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)配制混合方法，其特征在于所述溶劑選用烷烴、環(huán)烷烴、烷烴或環(huán)烷烴的衍生物、芳香烴或芳香烴衍生物，或者它們的混合物之中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)配制混合方法，其特征在于所述的短長徑比螺桿擠出機(jī)采用單螺桿、雙螺桿、三螺桿、或者四螺桿之中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的連續(xù)配制混合方法，其特征在于所述短長徑比螺桿擠出機(jī)的螺桿長徑比為2～40。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的連續(xù)配制混合方法，其特征在于所述的靜態(tài)混合器選取螺旋片式靜態(tài)混合器、斜紋板式靜態(tài)混合器、流道式靜態(tài)混合器、增強(qiáng)式靜態(tài)混合器之一種，或者幾種靜態(tài)混合器的組合。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的連續(xù)配制混合方法，其特征在于所述第1)步驟中的溶液的濃度為聚乙烯的質(zhì)量百分比為0.5～50％。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超高分子量聚乙烯溶液的連續(xù)配制混合方法，屬于高分子材料制備技術(shù)領(lǐng)域。該方法包括將超高分子量聚乙烯粉末和溶劑連續(xù)加入進(jìn)料器中；該進(jìn)料器中的物料送入短長徑比螺桿擠出機(jī)；該物料經(jīng)擠出機(jī)擠出進(jìn)入靜態(tài)混合器中混合；從該靜態(tài)混合器連續(xù)送出混合均勻的超高分子量聚乙烯溶液。本發(fā)明引入了靜態(tài)混合器，采用連續(xù)操作的方式進(jìn)行溶液配制和混合。不僅節(jié)省了生產(chǎn)空間，減少了生產(chǎn)時(shí)間，而且降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。采用本發(fā)明還可以提高溶液的濃度，減少萃取工段的處理量，降低生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)D01D1/02GK1631943SQ20041009607
公開日2005年6月29日 申請(qǐng)日期2004年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月29日
發(fā)明者時(shí)寅, 尹曄東, 譚琳 申請(qǐng)人:北京特斯頓新材料技術(shù)發(fā)展有限公司