熔纺超高分子量聚乙烯纤维初生丝制备及拉伸工艺

摘要

采用高流动性的超高分子量聚乙烯(PE-UHMW)树脂为原料,使用转矩流变仪,采用熔体纺丝法成功制备出PE-UHMW初生丝纤维。实验结果表明,转矩流变仪三个加热区的温度分别为:1区160℃,2区230℃,3区270℃,单丝机头加热温度为260℃;螺杆转速为2 r/min,在此条件下,可以获得表面光滑且具有高倍拉伸性能的PEUHMW初生丝纤维。以获得最大拉伸倍率和最大拉伸强度的PE-UHMW纤维为目标,对熔体纺丝制备出的PEUHMW初生丝纤维进行一级超倍拉伸做了初步的研究,对影响纤维超倍拉伸的因素,如拉伸温度、拉伸介质、拉伸速度等进行了分析。扫描电子显微镜和电子万能试验机结果显示,相比于水浴,油浴条件下纤维可以获得更高的有效拉伸倍率和力学性能,纤维的结构更为均匀;拉伸温度在90℃附近时,纤维的最大拉伸倍率和力学性能最好;拉伸速度小于1 m/min情况下,纤维获得的最大拉伸倍率基本不变,当拉伸速度继续增加时,其最大拉伸倍率迅速下降。在最佳拉伸工艺条件下可制备出强度为1.2 GPa的PE-UHMW纤维。