CN101260570A - 一种高吸水聚乙烯醇纤维及其制备 - Google Patents
一种高吸水聚乙烯醇纤维及其制备 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及了一种高吸水聚乙烯醇纤维及其制备，其组分包含聚乙烯醇、交联剂和流动促进剂，它们的重量比为90－99.5∶0.01－0.05∶0－2；其制备包括：(1)采用常温水溶性的聚乙烯醇与内在交联剂、流动促进剂配成重量百分浓度为20－40％的纺丝溶液；(2)纺丝液温度在80－100℃时，经干法纺丝工艺得到含交联剂的纤维，再于120－160℃经热处理2－10分钟得到高吸水聚乙烯醇纤维。本发明产品在空气中存放不易吸潮结块、易于保存，吸水率高，对无离子水的吸收倍率达160倍以上，对生理盐水的吸收倍率达45倍以上，原料易得、生产工艺简单。
Description
技术领域
本发明涉及纤维材料及其制备领域，特别涉及一种高吸水聚乙烯醇纤维及其制备。
背景技术
高吸水纤维是继高吸水树脂而发展起来的特殊功能纤维，同高吸水树脂一样可吸收大于自身重量几十倍的生理盐水或无离子水，这些水分能被保持在纤维内部，不被挤压出来。高吸水纤维不仅有高吸水树脂的吸水、保水功能，而且由于纤维的直径在30μm左右，具有大的表面积，因而吸水速度比树脂更快。目前国内外制备高吸水纤维的工业方法主要分为3种：一种是对聚丙烯腈系纤维进行化学后处理；一种是以添加交联剂的异丁烯-马来酸酐共聚物的水溶液为纺丝原液，经干法纺丝和热交联进行制备，还有是以丙烯酸系共聚物及共混物的水溶液为纺丝原液，同样经干法纺丝和热交联来制备高吸水纤维。
目前国内有关高吸水纤维及其制造的专利仅有中国纺织科学研究院公开号为CN1407147的专利，南通中银纤维制品有限公司的公开号为CN1664189的专利，中国石油化工股份有限公司和天津工业大学的公开号为CN1743517和CN1743542的专利。还未见聚乙烯醇类高吸水纤维。
CN1407147专利是以丙烯酸、丙烯酸钠等丙烯酸酯一起在水溶液中聚合得到共聚物水溶液；以聚乙烯醇水溶液为芯层或皮层，经皮-芯型复合喷丝板挤出、热空气干法纺丝和热交联得到高吸水纤维。CN1664189专利是用丙烯酸系原料单体和增韧材料加水一次性投料→加压，分段控制，共聚共混→脱单体脱泡→挤出喷丝→流变态拉伸→固化成型→热交联处理→高吸水纤维。CN1743542的高吸水纤维是以丙烯酸系单体和聚乙烯醇、潜交联剂溶液一步聚合法直接制备共混聚合物溶液，经干法纺丝纺制纤维后热交联处理后制得。
CN1743517专利是用丙烯腈及甲基丙烯酸甲酯等单体和潜交联剂一起聚合得共聚丙烯腈溶液，经湿法纺丝拉伸得共聚丙烯腈纤维，再经热交联，适当碱性水解和弱酸洗涤后，脱水，干燥制得目的产品。
然而上述制备方法仍存在生产成本高，化学试剂耗费量大，产品保形不好，吸水率也不高。由于聚乙烯醇含有大量的羟基，因此水溶性很好，尤其是当醋酸基含量较高，结晶的可能性小，因此通过不同聚合度和醇解度的聚乙烯醇来制备吸水纤维是可行的。
日本有关聚乙烯醇高吸水纤维的专利有特开平2004-293022的聚乙烯醇吸水纤维是聚乙烯醇溶解在DMSO溶剂中，用甲醇做凝固浴纺丝，再经架桥剂(交联剂)聚丙烯酸等后处理交联成吸水纤维。特开平07-189023是聚乙烯醇溶解在水中，用常规凝固浴纺丝，再经磷酸、磷酸铵、硫酸铵、硫酸钛或有机架桥剂羟甲基化合物、环氧化合物，异氰酸基化合物、醛基化合物交联剂后处理而成。但是上述方法生产工艺较为复杂，纤维的物理机械性能也不高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高吸水聚乙烯醇纤维及其制备。该产品吸水率较高，物理机械性能良好，生产工艺简单，原料易得。
本发明的一种高吸水聚乙烯醇纤维，其组分包含聚乙烯醇、交联剂和流动促进剂，它们的重量比为90-99.5∶0.01-0.05∶0-2。
所述的聚乙烯醇纤维的聚合度为1000-2000，醇解度为75-92％。
所述的交联剂是水溶性多元环氧化合物或有机多元酸。
优选交联剂为乙二醇二缩水甘油醚、甘油二缩水甘油醚、柠檬酸或草酸。
所述的流动促进剂是HLB值为12-16的非离子表面活性剂。
优选流动促进剂为辛烷基酚聚氧乙烯醚OP-10、壬烷基酚聚氧乙烯醚TX-12或十二醇聚氧乙烯醚MOA-14。
本发明的一种高吸水聚乙烯醇纤维的制备，包括：
(1)将常温水溶性的聚乙烯醇与内在交联剂、流动促进剂配成重量百分浓度为20-40％的纺丝溶液；
(2)在纺丝液温度为80-100℃时，经干法纺丝工艺纺丝成型，得到含交联剂的纤维，再于120-160℃经热处理2-10分钟得到高吸水聚乙烯醇纤维。
所述的干法纺丝工艺，喷丝板孔径为0.1-0.3mm，孔数为10-40，热风通道温度为140-200℃。
有益效果
(1)本发明产品在空气中存放不易吸潮结块、易于保存，吸水率较高，对无离子水的吸收倍率达160倍以上，对生理盐水的吸收倍率达45倍以上；
(2)生产工艺简单，原料易得，加入了降低粘度的流动促进剂-非离子表面活性剂，使聚乙烯醇纤维浓溶液的流动性成丝性增加，还有加速纤维吸水的功能。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。其中非离子型表面活性剂名称均为商品名，一般化工市场都有销售。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申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
选用聚合度为1700，醇解度88％的聚乙烯醇：OP-10为流动促进剂；乙二醇二缩水甘油醚为交联剂；
按聚乙烯醇、交联剂和流动促进剂重量比为99∶0.05∶1.0的比例混合，溶解在水中配成纺丝液，使溶液中纤维组成含量为20％，控制温度恒温在90℃；由计量泵把纺丝浆料在喷丝板中挤出，所用喷丝板的孔径为0.1mm，孔数为24孔；纤维在喷丝板下的热风通道(温度为190℃)干燥，得到含交联剂的聚乙烯醇纤维；再将得到的纤维在160℃温度下热处理2分钟得到可吸水的交联的聚乙烯醇纤维。
得到的高吸水聚乙烯醇的纤度为1.56dtex，无离子水吸收倍率达210倍，生理盐水的吸收倍率为55倍。
实施例2
选用聚合度为1500，醇解度92％的聚乙烯醇：TX-12为流动促进剂；甘油二缩水甘油醚为交联剂；
按聚乙烯醇、交联剂和流动促进剂重量比为99.5∶0.05∶0.5的比例混合，溶解在水中配成纺丝液，使溶液中纤维组成含量为35％，控制温度恒温在95℃；由计量泵把纺丝浆料在喷丝板中挤出，所用喷丝板的孔径为0.3mm，孔数为16孔；纤维在喷丝板下的热风通道(温度为190℃)干燥，得到含交联剂的聚乙烯醇纤维；再把得到的纤维在160℃温度下热处理5分钟得到可吸水的交联的聚乙烯醇纤维。
得到的高吸水聚乙烯醇的纤度为4.12dtex，无离子水吸收倍率达200倍，生理盐水的吸收倍率为50倍。
实施例3
选用聚合度为2000，醇解度75％的聚乙烯醇：柠檬酸为交联剂；
按聚乙烯醇和交联剂重量比为99.5∶0.03的比例混合，溶解在水中配成纺丝液，使溶液中纤维组成含量为35％，控制温度恒温在99℃；由计量泵把纺丝浆料在喷丝板中挤出，所用喷丝板的孔径为0.2mm，孔数为10孔；纤维在喷丝板下的热风通道(温度为200℃)干燥，得到含交联剂的聚乙烯醇纤维；再把得到的纤维在120℃温度下热处理10分钟得到可吸水的交联的聚乙烯醇纤维。
得到的高吸水聚乙烯醇的纤度为3.24dtex，无离子水吸收倍率达160倍，生理盐水的吸收倍率为45倍。
实施例4
选用聚合度为1700，醇解度82％的聚乙烯醇：MOA-14为流动促进剂；草酸为交联剂；
按聚乙烯醇、交联剂和流动促进剂重量比为98∶0.035∶2的比例混合，溶解在水中配成纺丝液，使溶液中纤维组成含量为20％，控制温度恒温在80℃；由计量泵把纺丝浆料在喷丝板中挤出，所用喷丝板的孔径为0.1mm，孔数为12孔；纤维在喷丝板下的热风通道(温度为140℃)干燥，得到含交联剂的聚乙烯醇纤维；再把得到的纤维在120℃温度下热处理10分钟得到可吸水的交联的聚乙烯醇纤维。
得到的高吸水聚乙烯醇的纤度为1.44dtex，无离子水吸收倍率达190倍，生理盐水的吸收倍率为48倍。
Claims (8)
1.一种高吸水聚乙烯醇纤维，其组分包括聚乙烯醇、交联剂和流动促进剂，它们的重量比为90-99.5∶0.01-0.05∶0-2。
2.根据权利要求1所述的高吸水聚乙烯醇纤维，其特征在于：所述的聚乙烯醇的聚合度为1000-2000，醇解度为75-92％。
3.根据权利要求1所述的高吸水聚乙烯醇纤维，其特征在于：所述的交联剂是水溶性多元环氧化合物或有机多元酸。
4.根据权利要求1或3所述的高吸水聚乙烯醇纤维，其特征在于：所述的交联剂选用乙二醇二缩水甘油醚、甘油二缩水甘油醚、柠檬酸或草酸。
5.根据权利要求1所述的高吸水聚乙烯醇纤维，其特征在于：所述的流动促进剂选用HLB值为12-16的非离子表面活性剂。
6.根据权利要求1或5所述的高吸水聚乙烯醇纤维，其特征在于：流动促进剂选用辛烷基酚聚氧乙烯醚OP-10、壬烷基酚聚氧乙烯醚TX-12或十二醇聚氧乙烯醚MOA-14。
7.一种高吸水聚乙烯醇纤维的制备，包括：
(1)将常温水溶性的聚乙烯醇与内在交联剂、流动促进剂配成重量百分浓度为20-40％的纺丝溶液；
(2)纺丝液温度在80-100℃时，经干法纺丝工艺得到含交联剂的纤维，再于120-160℃经热处理2-10分钟得到高吸水聚乙烯醇纤维。
8.根据权利要求7所述的高吸水聚乙烯醇纤维的制备，其特征在于：所述的干法纺丝工艺，喷丝板孔径为0.1-0.3mm，孔数为10-40，热风通道温度为140-200℃。
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