超高分子量聚乙烯纤维生产原料的配制

•超高分子量聚乙烯纤维生产原料的配制

相对超高分子量聚乙烯原料的分子量很大，相对密度也较高。曾经做过这样的实验，将原料或成品纤维散放在一容器内，加热到200多度时，受热的原料或成品纤维，会猛然积聚，紧紧抱作一团，形成一个团球状，颜色也由乳白色变为半透明色。这时，用刀、锯、锤、等利器都无法将其分离或切割。而且料球的弹性极高，分子与分子之间产生巨大的抱合力。这是高分子的“交联”现象，高分子的交联不能产生流动，更不能制成溶液，是一种无定形橡胶态。超高分子量聚乙烯不但分子量很高，而且其“线型”长链很长，高分子的长链结构特征必然带来缠结交联。要制备出能生产用的流动溶液就要将一种适合的，相对分子量较低、分子链短的溶剂溶解稀释。在温度和搅拌的作用下两种分子进行逐步的双向扩散，原来的长链缠结态介入了短链的小分子重新组合，从而起到了解缠溶解的目的，化学上说“相似相溶”。根据原料的这种特殊性，就不能像普通化纤那样采用熔融法生产。他受热后会在瞬间将螺杆螺套抱死，不用非常手段无法分离。要想获得能够实现纤维生产的原料，就必须将原料在一定温度并配以搅拌的作用下，加入大量的溶剂，将生产原料稀释。用这样的稀释法来防止上述现象的发生，以保证生产的需求。

国内外采用溶剂的种类不同，所以制配的方法与工艺、设备也各不相同。超高分子量聚乙烯生产原料与溶剂的配合比例，要根据各自单位的具体条件和能力适当选择，原料的百分比浓度越高，产量也就越高。但相对于生产工艺的要求也随原料浓度的提高而提高。基本上是成正比例的——浓度愈高，难度愈大（前文提过）

在生产实践中，由于原料与溶剂的单元密度不同，具有一定的沉积现象，导致混合后的物料浓度均匀性较差，严重影响了产品质量的稳定。

混合原料的配制方法，主要有两种形式，一种是较为先进的自动给料方式。由一套精密的电子计量称配与给料设备，分别通过两路渠道将不同的物料（原料与溶剂），按照事先设定编排好的计量单位。汇集输送到双螺杆挤压机的入口处，进行正常纺丝生产。这种配料方式，从理论上分析，应该准确、可靠，人为的因素少，对混合原料的浓度均匀、稳定有所保障，适合大规模生产。但这两种

物质能否均匀分布还是个问题。有一种理论认为，只要双螺杆的设计长度和螺纹块的设置合理，螺杆就能将所配物料充分熔融搅拌均匀。其实仔细分析，只是有一定的道理。双螺杆只能将送入料的两种物料进行充分混炼搅拌均匀，可他决定不了所进口的每一个瞬间，供给物料的浓度及分布都很均匀。即单位时间内两种物料的总比例恒定，但每一个位置点上的分布未必均匀。所以，这种自动给料方式也需要有一个很好的混料过程。由于这套设备的精密度较高，要求使用条件也较为严谨，稍有不合适的地方，也会造成配料不均匀的现象。

另一种配料方法是用搅拌釜进行制配。这种方法主要是用人来操控，大概过程是，将确定好的溶剂、原料进行称重计量，溶剂也采用电子计量称进行称重。称好后，由管路放入搅拌釜内，再将袋装的PE粉料按要求称重，称后加入釜内，按照设定的温度和搅拌速度，进行定时的加热搅拌。为了搅拌均匀，防止原料向底部沉淀。建议各釜都采用定时变速搅拌，确保进入双螺杆挤压机的物料在单位时间内保持一致。只有这样才能保证纺出的纤维质量稳定。如果进入螺杆挤压机的物料浓度随着时间而变动，就会出现螺杆挤出压力、纺丝压力值波动的现象。经喷丝板纺出的纤维，纤度波动大，造成粗细不匀的现象，给后牵伸工序带来影响。

所以，在生产原料的配备工序，关键的要点，就是要确保纺丝原料的稳定性和均匀性，还有原料的分子含量也尽量做到批量一致。这是保证产品质量稳定的重要因素。