超高分子量聚乙烯纖維生產原料的製備方法

超高分子量聚乙烯纖維生產原料的製備方法

超高分子量聚乙烯原料的分子量很大，相對密度也較高。曾經做過這樣的實驗，將原料或成品纖維散放在一容器內，加熱到200多度時，受熱的原料或成品纖維，會猛然積聚，緊緊抱作一團，形成一個團球狀，顏色也由乳白色變為半透明色。這時，用刀、鋸、錘、等利器都無法將其分離或切割。而縣料球的彈性極高；分子與分子之間產生巨大的抱食力。這是高分子的“交聯”現象，高分子的交聯不能產生流動，更不能製成溶液，是一種無定形橡膠態。超高分子量聚乙烯不但分子量很高，而且其“線型”長鏈很長，高分子的長鏈結構特徵必然帶來纏結交聯。要製備出能生產用的流動溶液就要將一種適合的，相對分子量較低、分子鏈短的溶劑溶解稀釋。在溫度和攪拌的作用下兩種分子進行逐步的雙向擴散，原來的長鏈纏結態介入了短鏈的小分子重新組合，從而起到了解纏溶解的目的，化學上說“相似相溶”。根據原料的這種特殊性，就不能像普通化纖那樣採用熔融法生產。他受熱後會在瞬間將螺桿螺套抱死，不用非常手段無法分離。要想獲得能夠實現纖維生產的原料，就必須將原料在一定溫度並配以攪拌的作用下，加入大量的溶劑，將生產原料稀釋。用這樣的稀釋法來防止上述現象的發生，以保證生產的需求。

國內外採用溶劑的種類不同，所以制配的方法與工藝、裝置也各不相同。

超高分子量聚乙烯生產原料與溶劑的配合比例，要根據各自單位的具體條件和能力適當選擇，原料的百分比濃度越高，產量也就越高。但相對於生產工藝的要求也隨原料濃度的提高而提高。基本上是成正比例的——濃度愈高，難度愈大（前文提過）

在生產實踐中，由於原料與溶劑的單元密度不同，具有一定的沉積現象，導致混合後的物料濃度均勻性較差，嚴重影響了產品質量的穩定。

混合原料的配製方法，主要有兩種形式，一種是較為先進的自動給料方式。由一套精密的電子計量稱配與給料裝置﹐分別透過兩路渠道將不同的物料（原料與溶劑），按照事先設定編排好的計量單位。彙集輸送到雙螺桿擠壓機的入口處，進行正常紡絲生產。這種配料方式，從理論上分析，應該準確、可靠，人為的因素少，對混合原料的濃度均勻、穩定有所保障，適合大規模生產。但這兩種物質能否均勻分佈還是個問題。有一種理論認為，只要雙螺桿的設計長度和螺紋塊的設定合理，螺桿就能將所配物料充分熔融攪拌均勻。其實仔細分析，只是有一定的道理。雙螺桿只能將送入料的兩種物料進行充分混煉攪拌均勻，可他決定不了所進口的每一個瞬間，供給物料的濃度及分佈都很均勻。即單位時間內兩種物料的總比例恆定，但每一個位置點上的分佈未必均勻。所以，這種自動給料方式也需要有一個很好的混料過程。由於這套裝置的精密度較高，要求使用條件也較為嚴謹，稍有不合適的地方，也會造成配料不均勻的現象。

另一種配料方法是用攪拌釜進行制配。這種方法主要是用人來操控，大概過程是，將確定好的溶劑、原料進行稱重計量，溶劑也採用電子計量稱進行稱重。稱好後，由管路放入攪拌釜內，再將袋裝的PE粉料按要求稱重，稱後加入釜內，按照設定的溫度和攪拌速度，進行定時的加熱攪拌。為了攪拌均勻，防止原料向底部沉澱。建議各釜都採用定時變速攪拌，確保進入雙螺桿擠壓機的物料在單位時間內保持一致。只有這樣才能保證紡出的纖維質量穩定。如果進入螺桿擠壓機的物料濃度隨著時間而變動，就會出現螺桿擠出壓力、紡絲壓力值波動的現象。經噴絲板紡出的纖維，纖度波動大，造成粗細不勻的現象，給後牽伸工序帶來影響。

所以，在生產原料的配備工序，關鍵的要點，就是要確保紡絲原料的穩定性和均勻性，還有原料的分子含量也儘量做到批次一致。這是保證產品質量穩定的重要因素。