一种熔纺高性能聚乙烯纤维及其制备方法

1.本发明涉及聚乙烯纤维纺丝和应用领域，具体地说，涉及的是一种高性能聚乙烯纤维熔融纺丝。

背景技术：

2.高性能聚乙烯纤维具有优良的力学强度、耐磨性能、耐冲击性能、极好的弯曲性能、耐低温性、抗蠕变、抗湿、抗化学腐蚀性等，在国防、航海、能源、建筑等领域有着广泛的应用前景。高强度聚乙烯纤维一般采用ziegler-natta(z-n) 催化剂生产的超高分子量聚乙烯(uhmwpe)制备，然而随着聚乙烯分子量的提高，粘度急剧增加，加工性能变差。目前最常用的高强度聚乙烯纤维生产方法为凝胶纺丝法，该方法将聚乙烯加入到大量的溶剂中以改善其加工性能，工艺复杂，污染大、能耗高。
3.高密度聚乙烯(hdpe)纤维可应用于海洋和江河湖泊养殖网箱或捕捞网具，我国每年光在渔用领域的聚乙烯单丝使用量在30-40万吨，主要采用熔融纺丝工艺。熔融纺丝相比于超高分子量聚乙烯纤维生产使用的凝胶纺丝，不需要使用溶剂来溶解聚乙烯，也不需要使用萃取剂去除丝条中的溶剂，不需要对溶剂和萃取剂进行回收，所以加工过程更为简单，成本更低。
4.但是受制于超高分子量聚乙烯分子量的高度缠结，超高分子量聚乙烯在高于熔点的温度下依旧不具有流动性，无法实现熔融纺丝。为了实现以超高分子量聚乙烯为原料，通过熔融纺丝来制备高性能的聚乙烯纤维，人们通常采用将超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯两种原料进行混合，然后进行熔融纺丝。
5.中国专利cn109385689b的说明书中[0013]段落写道，将uhmwpe和hdpe充分均匀混合，然后进行，熔融纺丝后进行后牵伸，得到聚乙烯纤维；所述uhmwpe的重均分子量为40-200万，hdpe的重均分子量为5-10万，hdpe的添加量为uhmwpe的 3.0-20wt％；所述uhmwpe的重均分子量为200-400万，hdpe的重均分子量为1-5万， hdpe的添加量为uhmwpe的5-30.0wt％。并在[0022]段落提出添加hdpe的原因是为了提供共混物的熔融流动性，并且需要根据uhmwpe的分子量，调节和选择hdpe 的分子量以及添加量。并在[0025]段落提出该发明的制备中hdpe能渗入到uhmwpe 微粒内部，或者在微粒界面处与uhmwpe的分子链段发生了很好的融熔合与解缠，故其可以大大提高uhmwpe熔融状态下的流动性。
[0006]
除了在纺丝方面通过高密度聚乙烯等常规分子量聚乙烯的添加来提高超高分子量聚乙烯的流动性外，在熔融挤出或注塑等熔融加工领域也有人提出类似的方法。中国专利cn108774349a提出对超高分子量聚乙烯进行改性后，通过螺杆挤出机制备超高分子量聚乙烯棒材等熔融挤出制件，该方法需要对原料进行复配，将分子量在5-50万的高密度聚乙烯或低密度聚乙烯等与超高分子量聚乙烯进行共混，利用高密度聚乙烯等的流动性来提升超高分子量聚乙烯的熔融加工性。中国专利cn104031305a提出了一种超高分子量聚乙烯管材专用料，将分子量150万的超高分子量聚乙烯与茂金属线性低密度聚乙烯、茂金属聚烯烃弹性体等、聚丙烯等进行混合得到改性料，用于熔融挤出制备管材，可以在260℃下熔融挤
出。
[0007]
上述方法的主要原理都是借助添加50万以下的能够熔融流动的聚乙烯来带动超高分子量聚乙烯的流动，均是在熔融挤出前先将分子量相对较低的传统聚乙烯(或聚烯烃)与超高分子量聚乙烯共混，然后加入螺杆进料口，借助传统聚乙烯的在螺杆中的流动性带动超高分子量聚乙烯运动，实现熔融挤出加工。制备过程需要将原料进行改性复配，改性成本高，流程相对复杂。
[0008]
另外还需要指出的是，目前市场上的超高分子量聚乙烯原料都是粉料(粉体)，粉料中颗粒直径在二十至一百微米左右。而市场上的传统聚乙烯和聚烯烃都是粒料形式，颗粒的直径在3-5毫米左右，其直径大小远大于超高分子量聚乙烯粉体颗粒直径的。将这些粒状的聚乙烯与粉末颗粒状的超高分子量聚乙烯进行物理共混后，超高分子量聚乙烯细小颗粒能够在传统聚乙烯颗粒的间隙中移动，并受重力影响向底部沉积，造成在超高分子量聚乙烯粉料与传统聚乙烯(聚烯烃)粒料无法相对均匀分散。所以在进入螺杆前两者无法达到均匀分散，这会大大影响投料配比的稳定性和准确性，影响挤出制件成分比例的不同，影响产品性能。
[0009]
为了解决上述的分散性不均的问题，需要格外的增加粉碎工艺，将传统聚乙烯进行细化成粉料，这样就能够使超高分子量聚乙烯原料和传统聚乙烯原料在颗粒尺寸上相近，从而得到分散均匀的混合物。但是因为聚乙烯的玻璃化转变温度非常低，需要借助液氮降温后才能将聚乙烯粒料机械粉碎至与超高分子量聚乙烯接近的尺寸大小，需要使用超低温粉碎机，大大增加了加工成本。
[0010]
即便是两者在进纺丝螺杆前混合均匀，在螺杆和纺丝熔体管道中当传统聚乙烯(聚烯烃)在螺杆中受热熔化为熔体时，超高分子量聚乙烯因分子链高度缠结，依旧无法熔化，颗粒形态不会发生大的变化，在传统聚乙烯熔体中还是以几十微米至一百微米的颗粒存在，其外层能够与熔融的常规聚乙烯分子链接触，并且由于两者具有相似的化学结构，具有较好的界面相互作用而不会分相，但是超高分子量聚乙烯颗粒内部的结构不会发生变化。所以熔体经过喷丝孔挤出冷却形成的初生纤维中超高分子量聚乙烯的分子链和传统聚乙烯分子链无法均匀分布。这也会使初生纤维内部的均匀性大打折扣，不利于后道的纤维拉伸。
[0011]
所以必须在借助传统聚乙烯熔融流动性的同时，提高超高分子量聚乙烯在传统聚乙烯熔体中的分散性，才能获得两者相互分散均匀的纺丝熔体，冷却形成内部均匀的超高分子量聚乙烯/传统高密度聚乙烯共混纤维，然后进行超倍拉伸，获得高性能聚乙烯纤维。但这是现有技术无法突破的瓶颈。

技术实现要素：

[0012]
本发明的目的就是为了打破现有技术方案的瓶颈，克服生产流程复杂和产品质量不稳定等问题，提供一种熔纺高性能聚乙烯纤维及其制备方法。本方法能够获得性能优异的聚乙烯纤维，并且提升聚乙烯纤维性能的稳定性，有利于产品质量的提高。
13.本发明的目的可以通过一下技术方案来实现：
[0014]
本发明以一种聚乙烯粉料为原料进行熔融纺丝。该粉料的单个颗粒都具有核壳结构(如图1所示)，上述聚乙烯粉料的制备过程如下：将乙烯经过两阶段聚合工艺制备聚乙烯
粉料，第一阶段将乙烯在催化剂的作用下聚合制得所述的核心聚乙烯，第二阶段将乙烯在催化剂的作用下在核心聚乙烯上聚合形成所述的壳层聚乙烯。第一阶段聚合使用的催化剂包括茂金属催化剂、或镁钛系催化剂、或铬系催化剂，第二阶段聚合使用的催化剂包括茂金属催化剂、或铬系催化剂、或后过渡金属催化剂。第一阶段聚合反应的反应温度为30-90℃，第二阶段聚合反应的反应温度为35-95℃。将上述聚乙烯粉料加入单螺杆挤出机，进行熔融纺丝，接着后牵伸，得到聚乙烯纤维。
[0015]
优选地，所述聚乙烯粉料的单个颗粒中，核心的聚乙烯重均分子量为10万
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60万，核心的聚乙烯分子量分布mw/mn≤3。壳层的聚乙烯重均分子量为100 万-500万，壳层聚乙烯分子量分布mw/mn≤5。
[0016]
优选地，在单个颗粒中，核心聚乙烯质量占30-95份，壳层聚乙烯质量占5-80 份。
[0017]
优选地，该聚乙烯粉料颗粒的直径在3-100微米，核心聚乙烯部分的直径在 2-60微米，壳层聚乙烯部分的厚度在0.05-35微米。
[0018]
优选地，纺丝机所使用的单螺杆的长径比为18-22，纺丝过程中螺杆温度为 200-350℃，纺丝速度为500-2000m/min。
[0019]
优选地，所述后牵伸为两道牵伸，第一道为油浴牵伸，牵伸浴长度为7-10 米，浴温为100-115℃；第二道为热空气牵伸，热空气箱长度为10-12米，热空气温度为105-125℃；总牵伸倍数为16-36倍。
[0020]
本发明所述的使用核壳结构的超高分子量聚乙烯/高密度聚乙烯复合物粉料为原料，通过熔融纺丝和后牵伸制备的高性能聚乙烯纤维的拉伸强度为 15-26cn/dtex，该纤维拉伸强度的变异系数为1-5％。
[0021]
本发明通过两阶段乙烯聚合反应，在不同的反应条件下制备得到核壳结构的聚乙烯颗粒，颗粒的直径在3-40微米。单个颗粒包含两种具有不同分子量性质的聚乙烯，即核心的聚乙烯的分子量相对较低，与传统的高密度聚乙烯分子量接近，而壳层的聚乙烯分子量大于100万，属于超高分子量聚乙烯范畴。并以该聚乙烯粉料为熔融纺丝原料，通过熔融纺丝和后牵伸制备得到高性能聚乙烯纤维。
[0022]
通过本发明提出的方法，能够将两种分子量差异较大的聚乙烯在聚乙烯聚合的过程中复合在一起，实现了它们在微米尺度甚至是纳米尺度的均匀分散。该粉料可以直接用于聚乙烯螺杆熔融纺丝，而不需要像现有方法那样在纺丝前先要将高密度聚乙烯和超高分子量聚乙烯进行物理共混，然后再加入到纺丝螺杆中。本发明涉及的聚乙烯粉料，在螺杆中，核心的聚乙烯因为分子量相对较低，受到加热和挤压剪切的作用形成具有良好流动性的聚乙烯熔体；而壳层是超高分子量聚乙烯，其分子链高度缠结，运动能力受限。该聚合物粉体颗粒在螺杆的推动过程中既受加热，又受到挤压和剪切，壳层超高分子量聚乙烯层的收到剪切和挤压作用破裂，形成微米甚至是纳米尺寸的超高分子量聚乙烯层；核心的聚乙烯熔体会突破壳层，并且承载着超高分子量聚乙烯层一起流动，并在螺杆的剪切作用下混合更为均匀，这也确保了在冷却后形成的制品中，两种不同分子量特征的聚乙烯的均匀分散，并且超高分子量聚乙烯部分能够以层状结构存在，与已有的共混技术中的超高分子量聚乙烯颗粒形式相比，层状结构具有更大的比表面积，能够与高密度聚乙烯形成更多的界面，也有助于超高分子量聚乙烯分子链的解缠，使两相的相互作用力更大，有助于两种聚乙烯分子链相互穿插，有利于经过熔融纺丝得到的纤维的力学性能的提高。并且两种不同分
子量的聚乙烯在纤维中的分散也更为均匀，从而能够经受住高倍后牵伸，得到的最终纤维性能也更高，特别是强度的变异系数得到明显地降低，产品的质量更为稳定。
[0023]
本专利发明人还发现在使用本专利涉及的聚乙烯粉料进行熔融纺丝时，纺丝螺杆的长径比对纤维的性能也有影响。在现有技术认知中，在熔融纺丝中，大长径比的单螺杆有助于物料的充分熔融和塑化，从而得到更加均匀的聚合物熔体，纤维的性能也更为优异和稳定。所以熔融纺丝所使用的螺杆挤出机的螺杆的长径比一般为25以上，这样能够增加聚合物在螺杆中的停留时间，使熔体充分熔融；在多组分共混纺丝中还能促进不同组分之间的均匀共混，这都有助于获得均匀的聚合物熔体，得到性能稳定的聚合物纤维。但是本专利发明人发现，在使用本专利涉及的聚乙烯粉料进行熔融纺丝时，纺丝螺杆的长径比对纤维的性能的影响与现有技术认知相反：当使用长径比较大(≥25)的螺杆进行熔融纺丝时，纤维的最大可拉伸倍数、纤维的拉伸强度、拉伸强度的稳定性都低于使用长径比较小(≤ 22)的螺杆进行熔融纺丝时所得到的纤维(纺丝温度、粉料成分、投料速度相同的条件下)。经过发明人研究，这是因为本体系中的超高分子量聚乙烯和常规高密度聚乙烯在粉料中以核壳结构存在，不需要进行共混就已经是两者均分分散；当进入到大长径比螺杆中，高密度聚乙烯受热熔融形成熔体，而超高分子量聚乙烯只能在高温下部分软化，虽然能在高密度聚乙烯熔体的带动下进行流动，但是其本质上的流动性并没有得到提高，它的流动性比高密度聚乙烯熔体的流动性差很多。在螺杆中运动的距离越长、时间越久，高密度聚乙烯和超高分子量聚乙烯两者的流动性差异逐渐显现，原本在原料粉体中两者相对均匀分散的状态会逐渐发生改变，高密度聚乙烯熔体能够在螺杆的推动下快速运动，而超高分子量聚乙烯则运动较慢，高密度聚乙烯和超高分子量聚乙烯容易形成各自富集的部分，造成两种成分在熔体中的不均匀分散，从而影响后续的纤维冷却成型后的结构均匀性，无法实现更高倍率的牵伸，纤维强度和性能稳定性也受到影响。而当降低螺杆长径比，缩短螺杆的长度，就能够有效地减少这种现象的产生，得到的纤维内部结构更为均匀。由此可见由于本聚乙烯粉料的特殊结构，在熔融纺丝的设备工艺方面也要做出特殊的改变和调整，具有独特性。本发明的高性能聚乙烯纤维可应用于海洋领域、高性能工业丝网等领域。
附图说明
[0024]
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
[0025]
图1是本发明实施例1提供的一种核壳结构聚乙烯颗粒内部结构示意图。
具体实施方式
[0026]
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限定的范围。
[0027]
实施例1
[0028]
以三乙基铝作为催化剂，以正己烷作为稀释剂，通入乙烯单体，在氮气气氛下进行
第一阶段聚合反应。聚合反应温度为40℃，聚合反应时间2小时后停止反应。然后将氯化镁/四氯化钛负载在第一阶段的聚乙烯颗粒上后，再通入乙烯进行第二阶段聚合反应，聚合反应温度为60℃，聚合反应时间2小时。第一阶段得到的聚乙烯重均分子量为30万，分子量分布mw/mn为2.1；壳层聚乙烯重均分子量为170万，分子量分布为3.8。粉料颗粒中核心聚乙烯的平均半径为20 微米，壳层聚乙烯部分的平均厚度为2微米。核心聚乙烯质量占75份，壳层聚乙烯质量占25份。聚乙烯粉料的密度为0.949g/cm3，在21.6kg负载，190℃下熔融指数为7.5g/10min。
[0029]
使用配备有长径比为22的单螺杆纺丝机进行熔融纺丝，纺丝温度范围为 200-350℃，纺丝速度为600m/min。而后进行后牵伸，第一道为油浴牵伸，牵伸浴长度为8米的，浴温为100℃，第二道为长度热空气牵伸，热空气箱长度为10 米，热空气温度为120℃，总牵伸24倍，所得聚乙烯纤维强度为23cn/dtex，纤维强度变异系数为2.4％。
[0030]
实施例2
[0031]
以三乙基铝作为催化剂，以正己烷作为稀释剂，通入乙烯单体，在氮气气氛下进行第一阶段聚合反应。聚合反应温度为45℃，聚合反应时间2.5小时后停止反应。然后将四氯化钛负载在第一阶段的聚乙烯颗粒上后，再通入乙烯进行第二阶段聚合反应，聚合反应温度为75℃，聚合反应时间1.5小时。第一阶段得到的聚乙烯重均分子量为33万，分子量分布mw/mn为2.0；壳层聚乙烯重均分子量为350万，分子量分布为4.3。粉料颗粒中核心聚乙烯的平均半径为19微米，壳层聚乙烯部分的平均厚度为3微米。核心聚乙烯质量占64份，壳层聚乙烯质量占36份。聚乙烯粉料的密度为0.955g/cm3，在21.6kg负载，190℃下熔融指数为 1.3g/10min。
[0032]
使用配备有长径比为21的单螺杆纺丝机进行熔融纺丝，纺丝温度范围为 200-350℃，纺丝速度为650m/min。而后进行后牵伸，第一道为油浴牵伸，牵伸浴长度为8米的，浴温为100℃，第二道为长度热空气牵伸，热空气箱长度为10 米，热空气温度为125℃，总牵伸30倍，所得聚乙烯纤维强度为26cn/dtex，纤维强度变异系数为2.3％。
[0033]
实施例3
[0034]
以三乙基铝改性的氯化镁作为催化剂，以正己烷作为稀释剂，通入乙烯单体，在氮气气氛下进行第一阶段聚合反应。聚合反应温度为65℃，聚合反应时间3 小时后停止反应。然后将四氯化钛负载在第一阶段的聚乙烯颗粒上后，再通入乙烯进行第二阶段聚合反应，聚合反应温度为55℃，聚合反应时间2.5小时。第一阶段得到的聚乙烯重均分子量为21万，分子量分布mw/mn为2.2；壳层聚乙烯重均分子量为230万，分子量分布为4.1。粉料颗粒中核心聚乙烯的平均半径为 25微米，壳层聚乙烯部分的平均厚度为6微米。核心聚乙烯质量占52份，壳层聚乙烯质量占48份。聚乙烯粉料的密度为0.957g/cm3，在21.6kg负载，190℃下熔融指数为2.9g/10min。
[0035]
使用配备有长径比为21的单螺杆纺丝机进行熔融纺丝，纺丝温度范围为 200-350℃，纺丝速度为630m/min。而后进行后牵伸，第一道为油浴牵伸，牵伸浴长度为8米的，浴温为100℃，第二道为长度热空气牵伸，热空气箱长度为10 米，热空气温度为125℃，总牵伸27倍，所得聚乙烯纤维强度为27cn/dtex，纤维强度变异系数为2.6％。
[0036]
对照例1
[0037]
以三乙基铝作为催化剂，以正己烷作为稀释剂，通入乙烯单体，在氮气气氛下进行
第一阶段聚合反应。聚合反应温度为40℃，聚合反应时间2小时后停止反应。然后将氯化镁/四氯化钛负载在第一阶段的聚乙烯颗粒上后，再通入乙烯进行第二阶段聚合反应，聚合反应温度为60℃，聚合反应时间2小时。第一阶段得到的聚乙烯重均分子量为30万，分子量分布mw/mn为2.1；壳层聚乙烯重均分子量为170万，分子量分布为3.8。粉料颗粒中核心聚乙烯的平均半径为20 微米，壳层聚乙烯部分的平均厚度为2微米。核心聚乙烯质量占75份，壳层聚乙烯质量占25份。聚乙烯粉料的密度为0.949g/cm3，在21.6kg负载，190℃下熔融指数为7.5g/10min。
[0038]
使用配备有长径比为26的单螺杆纺丝机进行熔融纺丝，纺丝温度范围为 200-350℃，纺丝速度为600m/min。而后进行后牵伸，第一道为油浴牵伸，牵伸浴长度为8米的，浴温为100℃，第二道为长度热空气牵伸，热空气箱长度为10 米，热空气温度为120℃，总牵伸17倍，所得聚乙烯纤维强度为17cn/dtex，纤维强度变异系数为5.9％。
[0039]
对照例2
[0040]
以三乙基铝作为催化剂，以正己烷作为稀释剂，通入乙烯单体，在氮气气氛下进行第一阶段聚合反应。聚合反应温度为45℃，聚合反应时间2.5小时后停止反应。然后将四氯化钛负载在第一阶段的聚乙烯颗粒上后，再通入乙烯进行第二阶段聚合反应，聚合反应温度为75℃，聚合反应时间1.5小时。第一阶段得到的聚乙烯重均分子量为33万，分子量分布mw/mn为2.0；壳层聚乙烯重均分子量为350万，分子量分布为4.3。粉料颗粒中核心聚乙烯的平均半径为19微米，壳层聚乙烯部分的平均厚度为3微米。核心聚乙烯质量占64份，壳层聚乙烯质量占36份。聚乙烯粉料的密度为0.955g/cm3，在21.6kg负载，190℃下熔融指数为 1.3g/10min。
[0041]
使用配备有长径比为27的单螺杆纺丝机进行熔融纺丝，纺丝温度范围为 200-350℃，纺丝速度为650m/min。而后进行后牵伸，第一道为油浴牵伸，牵伸浴长度为8米的，浴温为100℃，第二道为长度热空气牵伸，热空气箱长度为10 米，热空气温度为125℃，总牵伸20倍，所得聚乙烯纤维强度为20cn/dtex，纤维强度变异系数为6.4％。
[0042]
对照例3
[0043]
选择重均分子量为200万的超高分子量聚乙烯粉末与重均分子量为20万的传统高密度聚乙烯按照质量比为20:80进行高速机械共混，得到的混合物进行熔融纺丝，螺杆长径比为26，纺丝温度为200-350℃，纺丝速度为400m/min。而后进行后牵伸，第一道为油浴牵伸，牵伸浴长度为8米的，浴温为100℃，第二道为长度热空气牵伸，热空气箱长度为10米，热空气温度为125℃，总牵伸19 倍，所得聚乙烯纤维强度为15cn/dtex，纤维强度变异系数为11.4％。
[0044]
对照例4
[0045]
选择重均分子量为250万的超高分子量聚乙烯粉末与重均分子量为15万的传统高密度聚乙烯按照质量比为20:80进行高速机械共混，得到的混合物进行熔融纺丝，螺杆长径比为22，纺丝温度为200-350℃，纺丝速度为500m/min。而后进行后牵伸，第一道为油浴牵伸，牵伸浴长度为8米的，浴温为100℃，第二道为长度热空气牵伸，热空气箱长度为10米，热空气温度为120℃，总牵伸18 倍，所得聚乙烯纤维强度为17cn/dtex，纤维强度变异系数为9.7％。
[0046]
对照例5
[0047]
选择重均分子量为150万的超高分子量聚乙烯粉末与重均分子量为25万的传统高密度聚乙烯按照质量比为35:65进行高速机械共混，得到的混合物进行熔融纺丝，螺杆长径比为25，纺丝温度为200-350℃，纺丝速度为450m/min。而后进行后牵伸，第一道为油浴牵伸，牵伸浴长度为8.5米的，浴温为100℃，第二道为长度热空气牵伸，热空气箱长度为10米，热空气温度为125℃，总牵伸 30倍，所得聚乙烯纤维强度为16.5cn/dtex，纤维强度变异系数为12.3％。
[0048]
对照例1、对照例2由于螺杆的长径比过长，熔体在螺杆中运动的距离太长，高密度聚乙烯和超高分子量聚乙烯两者的流动性差异显现，高密度聚乙烯和超高分子量聚乙烯容易形成各自富集的部分，造成两种成分在熔体中的不均匀分散，从而影响后续的纤维冷却成型后的结构均匀性，无法像实施例1和2中那样实现更高倍率的牵伸，纤维强度较低，特别是纤维强度的变异系数更大，反映出纤维性能稳定性也受到影响。
[0049]
对照例3-5则说明，与现有的高密度聚乙烯和超高分子量聚乙烯为原料共混熔融纺丝的方法相比，本发明的方法能够得到性能更为优异的聚乙烯纤维，这是因为本发明在所使用的原料和纺丝设备工艺等方面都实现了常规高密度聚乙烯和超高分子量聚乙烯两者的充分混合均匀。

技术特征：

1.一种熔纺高性能聚乙烯纤维及其制备方法，其特征在于，所使用的聚乙烯粉末颗粒具有核壳结构，核心的聚乙烯分子量为10万-60万，核心的聚乙烯分子量分布mw/mn≤3，壳层的聚乙烯分子量为100万-500万，壳层聚乙烯分子量分布mw/mn≤5，在单个颗粒中，核心聚乙烯质量占30-95份，壳层聚乙烯质量占5-80份；上述聚乙烯粉末颗粒直接加入单螺杆纺丝机进行熔融纺丝和后牵伸，得到聚乙烯纤维。2.根据权利要求1所述的一种熔纺高性能聚乙烯纤维及其制备方法，其特征在于，纺丝机所使用的单螺杆的长径比为18-22。3.根据权利要求1所述的一种熔纺高性能聚乙烯纤维及其制备方法，其特征在于，所述的聚乙烯粉末颗粒的直径在5-40微米，核心聚乙烯部分的直径在2-30微米，壳层聚乙烯部分的厚度在1-15微米。4.根据权利要求1所述的一种熔纺高性能聚乙烯纤维及其制备方法，其特征在于，所述后牵伸为两道牵伸，第一道为油浴牵伸，牵伸浴长度为7-10米，浴温为100-115℃；第二道为热空气牵伸，热空气箱长度为10-12米，热空气温度为105-125℃；总牵伸倍数为16-36倍。

技术总结

本发明提供了一种熔纺高性能聚乙烯纤维及其制备方法，以一种包含高密度聚乙烯和超高分子量聚乙烯的粉料为原料，通过熔融纺丝和后牵伸制备得到高能聚乙烯纤维。在聚乙烯纺丝过程中不需要加入添加剂，不需要共混过程，大大降低了生产成本。降低了生产成本。降低了生产成本。

技术研发人员：

夏于旻 张振飞 叶纯麟

受保护的技术使用者：

东华大学

技术研发日：

2022.01.04

技术公布日：

2022/11/22