闪蒸法制备的聚合物片材的制作方法

1.本发明属于无纺布技术领域，尤其涉及一种闪蒸法制备的聚合物片材。


背景技术：

2.对于闪蒸法纺丝，在杜邦的专利美国专利us3081519中，其描述了一种闪蒸法纺丝方法，其中在高于液体的标称沸点的温度下并且在自生压力或更大下，将聚合物的液体纺丝剂溶液(所述液体纺丝剂在低于液体的标称沸点时不是聚合物的溶剂)纺成较低温度和显著较低压力的区域，以产生丛丝膜
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原纤股线。在杜邦公司的美国专利3227794中，当聚合物和纺丝剂溶液的压力在即将闪纺之前在减压室中略微降低时，使用us3081519公开的方法最佳获得从丝膜
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原纤股线。
3.中国专利公开号cn100572620c公开了一种闪蒸纺制超细纤维的设备和方法，先把聚合物及其溶剂放入高压釜内，在温度150～350℃、压力5～25mpa的条件下，搅拌20～30min，充分溶解后，打开高压釜与低压釜两室之间的高压控制阀，使溶液流入低压釜里，低压釜压力为5～15mpa，温度为150～350℃，溶液在低压釜内停留时间为15～30min，充分溶解后，打开低压控制阀，降低压力，使溶液从喷丝口喷出，此时溶剂由于压力急剧下降而瞬间蒸发，形成的高速气流对聚合物进行拉伸，并经过分丝挡板分丝处理后，聚合物温度骤然降低，固化成三维网络状超细纤维丝条；所述的聚合物为聚烯烃，聚酯或聚偏氟乙烯中的一种，所述的溶剂为与所述聚合物对应的1，2
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二氯乙烷、氯仿或环己烷中的一种。
4.中国专利公开号cn101876089a公开了一种闪蒸纺丝设备，其高压釜11的外壁用高压釜加热套17进行加热，以适应纺丝工艺对温度的要求，高压釜11内安装有搅拌器33，可对聚合物溶液进行充分搅拌，所述的搅拌器33外接有电机19，可以根据工艺需要调速；所述高压釜的加热和搅拌器的调速本身均为现有技术。高压釜11的底部通过高压电动阀门16和喷丝头13相连。高压釜11的釜盖上开有泄压孔32，并且泄压孔32上安装有泄压阀门31，利用泄压阀门31可控制高压釜11内的压力。设备工作时，首先关闭高压电动阀门16，将聚合物和溶剂加入到高压釜11中，并通过高压釜加热套17对高压釜11内的聚合物和溶剂加热，通过电机19带动搅拌器33，对聚合物溶液进行充分搅拌；此时高压釜11内的压力较高，也即高压釜11在溶解聚合物时可以保持较高的压力利于聚合物的溶解。当高压釜11内的物料满足纺丝工艺条件时，适时打开所述泄压阀门31，通过泄压孔32慢慢释放高压釜11内的压力，当压力降低到满足纺丝工艺条件时，关闭泄压阀门31，并适时打开电动控制阀门16，使物料通过喷丝头13喷出，闪蒸纺制超细纤维。
5.中国专利公开号cn111389288a公开了一种将聚合物溶解到溶剂中的方法及设备，该方法包括两级串联溶解工段，第一级工段使用具有高剪切力的搅拌设备，第二级工段使用具有强对流混合作用的设备。通过本发明的方法可以将聚合物高效地溶解在纺丝溶剂中，使出料的纺丝溶液更加均匀，有利于稳定纺丝；降低物料接触时间，减小设备体积，从而减小了物料持有量，降低了压力容器的风险值；降低物料在高温下的分解几率，提高产品品质；降低物料高温分解产生的污染物的量，减少对环境的危害和对设备的腐蚀。
6.中国专利公开号cn111286790a公开了一种安全的溶液纺丝方法，其特点在于，在溶液纺丝过程中，控制纺丝箱体中混合气体的氧含量在18vol％以下。通过本技术的往纺丝箱体中通入不可燃气体以降低氧气含量的方法，杜绝了溶液纺丝过程中的爆炸风险，提高了生产的安全性。并且可以降低对溶剂的要求，可以使溶液纺丝过程中对溶剂的选择范围变得更加广泛，不仅仅局限于含卤素的烃类溶剂，还可以采用低闪点的仅含有碳原子和氢原子的烃类溶剂(例如环戊烷和环己烷)。此外，本技术通过设置富voc尾气处理系统，能够有效地降低富voc尾气中的有机化合物含量，从而得到低voc的氮气，以便于使纺丝箱体中的尾气可以循环利用，降低了生产成本。
7.目前，闪蒸法制备的聚合物片材在户外用品领域，比如旗帜以及广告材料中具有广泛的应用场景，其必然要求聚合物片材具有一定弯曲强度和良好防水性能，即在弯曲长度和防水性能之间寻求一个最佳范围。


技术实现要素：

8.本发明的目的是针对上述问题，提供一种具有较好弯曲强度的闪蒸法制备的聚合物片材。
9.为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：
10.一种闪蒸法制备的聚合物片材，聚合物片材的原料包含聚乙烯，在聚合物片材的两个方向的平均弯曲长度中，较大的为第一平均弯曲长度cv，较小的为第二平均弯曲长度mv，所述cv为5.8～8.2厘米，且cv/mv的比值为1.05～3。
11.在上述的闪蒸法制备的聚合物片材中，聚乙烯在聚合物片材中的质量分数为98％以上。
12.在上述的闪蒸法制备的聚合物片材中，聚合物片材的cv/mv的比值为1.2～1.4。
13.在上述的闪蒸法制备的聚合物片材中，聚合物片材的cv/mv的比值为1.4～1.6。
14.在上述的闪蒸法制备的聚合物片材中，第一平均弯曲长度cv为6～7厘米。
15.在上述的闪蒸法制备的聚合物片材中，聚合物片材的基本静压头为180～350cm，是针对克重为40g/m2所测。
16.在上述的闪蒸法制备的聚合物片材中，聚合物片材的基本静压头为200～250cm，是针对克重为40g/m2所测。
17.在上述的闪蒸法制备的聚合物片材中，聚合物片材的基本静压头为260～300cm，是针对克重为40g/m2所测。
18.在上述的闪蒸法制备的聚合物片材中，聚合物片材的基本静压头为300～350cm，是针对克重为40g/m2所测。
19.在上述的闪蒸法制备的聚合物片材中，聚乙烯的熔融指数为1～2g/10min。
20.在上述的闪蒸法制备的聚合物片材中，聚乙烯的熔融指数为1.2～1.4g/10min。
21.在上述的闪蒸法制备的聚合物片材中，聚乙烯的熔融指数为1.4～1.6g/10min。
22.与现有的技术相比，本发明的优点在于：
23.聚合物片材的弯曲长度越大，则说明聚合物片材越接近塑料，其手感则越差以及防水性能非常优越。但是必须控制聚合物片材的弯曲长度在一定的范围内，才能使片材具有织物的手感。同时，聚合物片材的基本静水压越大越好，则说明聚合物片材的防水性能较
佳。本技术就是在寻求一个合适弯曲长度的范围内，同时兼具防水性能较佳的聚合物片材。
具体实施方式
24.下面结合具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
25.实施例1
26.一种闪蒸法制备的聚合物片材，其具体制备方法为：
27.(1)先配置纺丝液，由溶剂和聚合物组成，聚合物为熔融指数为1.4g/10min的聚乙烯，其质量分数为12％，其中，溶剂分为主溶剂以及辅溶剂，主溶剂为hfo 1336mzz六氟丁烯(cas号：692
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49
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9)，辅溶剂为r113(cas号：76
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13
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1)；二者的体积比为9:1；聚合物为聚乙烯。
28.(2)进行闪蒸法纺丝，得到闪蒸纤维，然后成纤维网，纤维网经过辊轮的热压成型，得到片材。其中，纺丝温度为170℃，热压温度为100℃。
29.产品的性能测试：
30.一、横向弯曲长度
31.织物的弯曲长度是表征织物抗弯曲变形的特性指标之一，反映了织物的硬挺程度，国内外测定织物硬挺度的方法一般是斜面法。通过弯曲长度仪，按照gb/t 18318
‑
2001(纺织品织物弯曲长度的测定)，按照此国标进行取样测试，具体的详细的测试过程见国际，在此进行一个简单的描述：将样品做成12个试样，6个试样的长边平行于织物的横向，6个试样的长边平行于织物的纵向；分成二组分别进行测试。具体的测试过程为：某一组样品中的一矩形试样防止在水平平台上，试样长轴与平台长轴平行，沿平台长轴方向推进试样，使其伸长平台并在自重下弯曲，伸出部分悬空，由尺子压住仍在平台的另外一端。当试样的头端通过平台的前边缘达到与水平线41.5
°
倾角的斜面上时，伸出长度等于试样弯曲长度的2倍，由此计算一个方向的弯曲长度，更换另外一端和更换另外一面的两端，分别测试，得到此矩形试样的四个弯曲长度，然后重复上述步骤，测试剩下的5个样品，将测得弯曲长度进行求平均，得到此样品的一个方向上的平均弯曲长度。重复上述步骤，继续测试另外一组样品，测得另外一个方向的平均弯曲长度。在此定义：在两个方向的平均弯曲长度中，较大的为第一弯曲长度cv，较小的为第二弯曲长度mv。
32.二、基本静压头
33.静压头指水通过织物时所遇到的阻力，在标准大气压条件下，织物承受持续上升的水压，直到织物背面有三处渗出水珠为止，此时，测得的水的压力值即为静压头。织物能承受的静水压头越大，防水性或抗渗漏性越好。采用yg812型水压仪进行测试，按照gb/t4744
‑
1997(纺织织物，抗渗水性测定，静水压试验)进行测试，水温为20
±
1℃，速率为(60
±
1cmh2o)/min进行测试，得到静水压的数值。定义：基本静压头＝实际的静压头*【实际克重/(40g/m2)】。
34.以上测量结果见应用例中的表1所示。
35.实施例2
36.一种闪蒸法制备的聚合物片材，其具体制备方法为：
37.(1)先配置纺丝液，由溶剂和聚合物组成，聚合物为熔融指数为1.4g/10min的聚乙烯，其质量分数为14％，其中，溶剂分为主溶剂以及辅溶剂，主溶剂为hfo 1336mzz六氟丁烯
(cas号：692
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9)，辅溶剂为r113(cas号：76
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13
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1)；二者的体积比为9:1；聚合物为聚乙烯。
38.(2)进行闪蒸法纺丝，得到闪蒸纤维，然后成纤维网，纤维网经过辊轮的热压成型，得到片材。其中，纺丝温度为175℃，热压温度为110℃。
39.产品的性能测试的测试方法与实施例1相同，故在此不再赘述。测量结果见应用例中的表1所示。
40.实施例3
41.一种闪蒸法制备的聚合物片材，其具体制备方法为：
42.(1)先配置纺丝液，由溶剂和聚合物组成，聚合物为熔融指数为1.4g/10min的聚乙烯，其质量分数为16％，其中，溶剂分为主溶剂以及辅溶剂，主溶剂为hfo 1336mzz六氟丁烯(cas号：692
‑
49
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9)，辅溶剂为r113(cas号：76
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13
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1)；二者的体积比为9:1；聚合物为聚乙烯。
43.(2)进行闪蒸法纺丝，得到闪蒸纤维，然后成纤维网，纤维网经过辊轮的热压成型，得到片材。其中，纺丝温度为180℃，热压温度为120℃。
44.产品的性能测试的测试方法与实施例1相同，故在此不再赘述。测量结果见应用例中的表1所示。
45.实施例4
46.一种闪蒸法制备的聚合物片材，其具体制备方法为：
47.(1)先配置纺丝液，由溶剂和聚合物组成，聚合物为熔融指数为1.4g/10min的聚乙烯，其质量分数为18％，其中，溶剂分为主溶剂以及辅溶剂，主溶剂为hfo 1336mzz六氟丁烯(cas号：692
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49
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9)，辅溶剂为r113(cas号：76
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13
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1)；二者的体积比为9:1；聚合物为聚乙烯。
48.(2)进行闪蒸法纺丝，得到闪蒸纤维，然后成纤维网，纤维网经过辊轮的热压成型，得到片材。其中，纺丝温度为185℃，热压温度为125℃。
49.产品的性能测试的测试方法与实施例1相同，故在此不再赘述。测量结果见应用例中的表1所示。
50.实施例5
51.一种闪蒸法制备的聚合物片材，其具体制备方法为：
52.(1)先配置纺丝液，由溶剂和聚合物组成，聚合物为熔融指数为1.4g/10min的聚乙烯，其质量分数为20％，其中，溶剂分为主溶剂以及辅溶剂，主溶剂为hfo 1336mzz六氟丁烯(cas号：692
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49
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9)，辅溶剂为r113(cas号：76
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13
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1)；二者的体积比为9:1；聚合物为聚乙烯。
53.(2)进行闪蒸法纺丝，得到闪蒸纤维，然后成纤维网，纤维网经过辊轮的热压成型，得到片材。其中，纺丝温度为190℃，热压温度为130℃。
54.产品的性能测试的测试方法与实施例1相同，故在此不再赘述。测量结果见应用例中的表1所示。
55.对比例1
56.一种闪蒸法制备的聚合物片材，其具体制备方法为：
57.(1)先配置纺丝液，由溶剂和聚合物组成，聚合物为熔融指数为1.4g/10min的聚乙
烯，其质量分数为18％，其中，溶剂分为主溶剂以及辅溶剂，主溶剂为hfo 1336mzz六氟丁烯(cas号：692
‑
49
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9)，辅溶剂为r113(cas号：76
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13
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1)；二者的体积比为9:1；聚合物为聚乙烯。
58.(2)进行闪蒸法纺丝，得到闪蒸纤维，然后成纤维网，纤维网经过辊轮的热压成型，得到片材。其中，纺丝温度为185℃，热压温度为90℃。
59.产品的性能测试的测试方法与实施例1相同，故在此不再赘述。测量结果见应用例中的表1所示。
60.对比例2
61.一种闪蒸法制备的聚合物片材，其具体制备方法为：
62.(1)先配置纺丝液，由溶剂和聚合物组成，聚合物为熔融指数为1.4g/10min的聚乙烯，其质量分数为18％，其中，溶剂分为主溶剂以及辅溶剂，主溶剂为hfo 1336mzz六氟丁烯(cas号：692
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49
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9)，辅溶剂为r113(cas号：76
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13
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1)；二者的体积比为9:1；聚合物为聚乙烯。
63.(2)进行闪蒸法纺丝，得到闪蒸纤维，然后成纤维网，纤维网经过辊轮的热压成型，得到片材。其中，纺丝温度为185℃，热压温度为135℃。
64.产品的性能测试的测试方法与实施例1相同，故在此不再赘述。测量结果见应用例中的表1所示。
65.对比例3
66.一种闪蒸法制备的聚合物片材，其具体制备方法为：
67.(1)先配置纺丝液，由溶剂和聚合物组成，聚合物为熔融指数为1.4g/10min的聚乙烯，其质量分数为18％，其中，溶剂分为主溶剂以及辅溶剂，主溶剂为hfo 1336mzz六氟丁烯(cas号：692
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49
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9)，辅溶剂为r113(cas号：76
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13
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1)；二者的体积比为9:1；聚合物为聚乙烯。
68.(2)进行闪蒸法纺丝，得到闪蒸纤维，然后成纤维网，纤维网经过辊轮的热压成型，得到片材。其中，纺丝温度为160℃，热压温度为120℃。
69.产品的性能测试的测试方法与实施例1相同，故在此不再赘述。测量结果见应用例中的表1所示。
70.对比例4
71.一种闪蒸法制备的聚合物片材，其具体制备方法为：
72.(1)先配置纺丝液，由溶剂和聚合物组成，聚合物为熔融指数为1.4g/10min的聚乙烯，其质量分数为22％，其中，溶剂分为主溶剂以及辅溶剂，主溶剂为hfo 1336mzz六氟丁烯(cas号：692
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49
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9)，辅溶剂为r113(cas号：76
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13
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1)；二者的体积比为9:1；聚合物为聚乙烯。
73.(2)进行闪蒸法纺丝，得到闪蒸纤维，然后成纤维网，纤维网经过辊轮的热压成型，得到片材。其中，纺丝温度为180℃，热压温度为1200℃。
74.产品的性能测试的测试方法与实施例1相同，故在此不再赘述。测量结果见应用例中的表1所示。
75.对比例5
76.一种闪蒸法制备的聚合物片材，其具体制备方法为：
77.(1)先配置纺丝液，由溶剂和聚合物组成，聚合物为熔融指数为1.4g/10min的聚乙烯，其质量分数为8％，其中，溶剂分为主溶剂以及辅溶剂，主溶剂为hfo 1336mzz六氟丁烯(cas号：692
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49
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9)，辅溶剂为r113(cas号：76
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13
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1)；二者的体积比为9:1；聚合物为聚乙烯。
78.(2)进行闪蒸法纺丝，得到闪蒸纤维，然后成纤维网，纤维网经过辊轮的热压成型，得到片材。其中，纺丝温度为180℃，热压温度为120℃。
79.产品的性能测试的测试方法与实施例1相同，故在此不再赘述。测量结果见应用例中的表1所示。
80.对比例6
81.一种闪蒸法制备的聚合物片材，其具体制备方法为：
82.(1)先配置纺丝液，由溶剂和聚合物组成，聚合物为熔融指数为2.2g/10min的聚乙烯，其质量分数为18％，其中，溶剂分为主溶剂以及辅溶剂，主溶剂为hfo 1336mzz六氟丁烯(cas号：692
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49
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9)，辅溶剂为r113(cas号：76
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13
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1)；二者的体积比为9:1；聚合物为聚乙烯。
83.(2)进行闪蒸法纺丝，得到闪蒸纤维，然后成纤维网，纤维网经过辊轮的热压成型，得到片材。其中，纺丝温度为180℃，热压温度为120℃。
84.产品的性能测试的测试方法与实施例1相同，故在此不再赘述。测量结果见应用例中的表1所示。
85.应用例
86.实施例1
‑
5及对比例1
‑
6的测量结果如下表所示：
87.表1
[0088][0089]
结果分析：从上表可以看出，当热压成型的热压温度低于100℃(对比例1)，热压温度不足，得不到平整的产品，即最终产品的表面的光泽度差，一遇到摩擦，毛丝出来，强度低，静压头非常小，渗透率很高，很容易弯曲，弯曲强度太大。
[0090]
当热压成型的热压温度高于130℃(对比例2)，热压温度太高，造成产品的表面塑化，弯曲强度非常小，特别硬，静压头特别高，渗透率非常小。
[0091]
当纺丝温度低于170℃(对比例3)，纺丝温度太低，闪蒸纤维之间不宜分开，热压成型后表面孔洞多，不均匀，静压头低，弯曲长度较大。
[0092]
当聚合物的质量分数高于20％(对比例4)，闪蒸纤维之间太密，静压头较高，弯曲长度较小。
[0093]
当聚合物的质量分数低于10％(对比例5)，闪蒸纤维之间太疏松，静压头较低，弯曲长度较大。
[0094]
当聚合物的原料的熔融指数大于2g/10min(对比例6)，其最终产品的片材，由于闪蒸纤维比较致密，其纤维之间更加封闭，造成最终产品的强度较小，静压头升高，弯曲长度也变小。
[0095]
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。