CN102912471A - 小溶程70℃水溶性聚乙烯醇纤维及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种小溶程70℃水溶性聚乙烯醇纤维，它是通过包括原液制备、纺丝步骤制得，其特征在于：所述纺丝步骤后还对纺丝所得初生纤维进行改性处理，所述改性处理所用改性液为丙烯酰胺与碱催化剂的甲醇溶液。本发明70℃水溶性PVA纤维的溶程小、可达10℃，同时入水收缩率小，特别适用于造纸和纺织等领域；本发明制备方法中的纺丝采用湿法凝胶纺丝工艺制备，该工艺技术成熟，可纺性好、生产效率高，同时整个制备方法工艺简单、操作方便，易于工业化推广。
Description
技术领域
本发明涉及一种水溶性聚乙烯醇（以下简称PVA）纤维 ，尤其涉及一种70℃水溶性PVA纤维及其制备方法。
背景技术
聚乙烯醇长久以来一直被用作服用维尼纶的制造，而维尼纶本身所固有的一些缺陷（染色性不佳、耐热水性差等）阻碍了其作为服用纤维进一步发展，水溶性PVA纤维的生产为聚乙烯醇的应用领域开辟了新的途径，我国作为聚乙烯醇生产大国和服装面料生产大国，聚乙烯醇水溶纤维有着丰富的原料来源和销售市场。目前市场上的水溶性PVA纤维大多存在着入水收缩大、溶程较宽的缺点。
70℃水溶性PVA纤维通过包括原液制备、纺丝制备初生纤维和纺丝后处理等步骤制得的，70℃水溶性PVA纤维虽具有低收缩的特点，但纤维溶程较长：即在较低温度时就开始溶化，但要到较高温度时才能完全溶解；目前市场上70℃水溶性PVA纤维，放入20℃自来水中后升温，开始时纤维并不散开，似不溶解，随着温度升高（大约每分钟升温5℃），缠在玻璃棒上的纤维逐渐减少，表明纤维逐渐溶解，溶完时的温度约为84℃，溶解后的溶液浑浊。这样溶程较长，当其在纺织和造纸方面应用时使得纺织退维过程十分困难，造纸过程中干燥温度很难控制，从而出现纺织面料退维不干净和纸页强度出现时大时小、不均匀的问题。
上述，根据70℃水溶性PVA纤维的结构分析和测试，水溶性PVA纤维的溶程指：水溶纤维质量损失10%时的温度为开始溶解温度，其与完全溶解时的温度差即为其溶程。
发明内容
本发明的目的在于提供一种小溶程70℃水溶性聚乙烯醇纤维，本发明水溶性纤维溶程小、入水收缩率小。
本发明的另一目的在于提供上述小溶程70℃水溶性聚乙烯醇纤维的制备方法，本发明方法工艺简单、生产效率高。
本发明的目的按以下技术措施实现，其中所述原料份数除特别说明外，均为重量份数。
一种小溶程70℃水溶性聚乙烯醇纤维，它是通过包括原液制备、纺丝步骤制得，其特征在于：所述纺丝步骤后还对纺丝所得初生纤维进行改性处理，所述改性处理所用改性液为丙烯酰胺与碱催化剂的甲醇溶液。
上述改性处理后还要进行后处理，所述后处理是将经改性后的初生纤维在紧张状态下送入120~280℃的烘焙装置进行干热定型，定型时间2~10分钟，拉伸倍数2~6倍，最后上油、切断、打包。
上述丙烯酰胺为市售，上述碱催化剂优选为硼酸钠、氢氧化钠、氢氧化钾、乙醇钠中的一种或多种任意组合。
上述丙烯酰胺与碱催化剂的甲醇溶液中丙烯酰胺的质量百分浓度为5%-10%，优选为5%；碱催化剂在所述溶液中的质量百分浓度为3%-6%，优选为5%。
上述改性处理是将纺丝所得初生纤维在上述改性液中浸泡10-180秒，优选为30秒。
一种小溶程70℃水溶性聚乙烯醇纤维的制备方法，包括原液制备、纺丝、上述改性处理和后处理步骤，所述原液制备是将二甲基亚砜和甲醇按85:15~93:7的重量份比混合，再将聚乙烯醇加入到上述二甲基亚砜和甲醇混合溶剂中，于温度50~100℃反应1~5小时；所述聚乙烯醇的聚合度为1700-2000，醇解度为97-99%。
上述纺丝是将纺丝原液加压过滤、脱泡从喷丝头喷出到-15~5℃的凝固浴中成型，凝固浴为0:100~30:70的二甲基亚砜和甲醇的混合溶剂，纤维经1~6倍拉伸形成初生纤维。
上述后处理是将经改性后的初生纤维在紧张状态下送入120~280℃的烘焙装置进行干热定型，定型时间2~10分钟，拉伸倍数2~6倍，再经上油、切断、打包。
具体地说，一种小溶程70℃水溶性聚乙烯醇纤维的制备方法，按如下步骤进行：
1、配制改性液
将丙烯酰胺和氢氧化钠加入到甲醇中，其中丙烯酰胺与氢氧化钠的质量百分浓度分别为5%；
2、原液制备
将二甲基亚砜和甲醇按92:8的重量份比混合，加入到反应釜中，再将PVA2099加入到上述二甲基亚砜和甲醇混合溶剂中，于温度50~100℃反应1~5小时，制成质量百分浓度10~30%的溶液；
3、 纺丝
采用孔径0.06~0.20mm的喷丝头，将纺丝原液加压过滤、脱泡，于温度50~100℃经计量泵、过滤器，从喷丝头喷出到-15~5℃的凝固浴中成型，凝固浴为0:100~30:70重量份比的二甲基亚砜和甲醇的混合溶剂，纤维经1~6倍拉伸形成初生纤维；
4、改性处理
将上述初生纤维在上述改性液中浸渍30秒；
5、 改性的初生纤维后处理
将上述改性后的初生纤维在紧张状态下送入120~280℃的烘焙装置进行干热定型，定型时间2~10分钟，拉伸倍数2~6倍，再进行上油、切断、打包。
本发明具有如下有益效果：
本发明70℃水溶性PVA纤维的溶程小、可小于10℃，同时入水收缩率小，特别适用于造纸和纺织等领域；本发明制备方法利用了丙烯酰胺对初生纤维进行改性，使PVA接枝上丙烯酰胺（AM）基团，这样能够降低大分子间的氢键含量，增大分子的不规整度、降低材料的结晶度，由于酰胺基团易水解，生成的羧酸根负离子之间互相排斥，增大分子间的距离，更有利于水分子扩散进入，使大分子溶胀，从而缩短纤维完全溶解的过程。同时本发明制备方法中的纺丝采用湿法凝胶纺丝工艺制备，该工艺技术成熟，可纺性好、生产效率高，整个制备方法工艺简单、操作方便，易于工业化推广。
具体实施方式
下面通过实例对本发明进行具体描述，有必要指出的是以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，而不能理解为对本发明的保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据本发明内容对本发明做出一些非本质的改进和调整。
实施例1
一种小溶程70℃水溶性PVA纤维的制备方法，按如下步骤进行：
称取5克丙烯酰胺溶入到90克甲醇中，再称取5克氢氧化钠加入到上述混合溶液中，搅拌均匀制成改性液。
将适量PVA1799加入到质量百分比92:8的二甲基亚砜和甲醇的混合溶液中，在温度99℃反应3小时配制成浓度16%的纺丝原液；纺丝原液在99℃下过滤、脱泡，经计量泵输送到孔径0.08mm的喷丝头，经喷丝孔喷出到-15~5℃的甲醇冷凝浴中凝胶形成初生纤维；初生纤维进入改性液中常温处理30秒，经3倍拉伸后在160℃的干热定型装置处理3分钟，获得70℃水溶性PVA纤维。
实施例1制得的70℃水溶性PVA纤维的测试结果为：
| 水温（℃) | 60 | 65 | 70 | 75 | 80 |
| 收缩率 | - | 3.20% | 3.00% | 12.80% | 100% |
溶程小于10℃。
实施例2
一种小溶程70℃水溶性PVA纤维的制备方法，按如下步骤进行：
称取10克丙烯酰胺溶入到85克甲醇中，再称取5克乙醇钠加入到上述混合溶液中，搅拌均匀制成改性液。
将适量PVA1799加入到质量百分比92:8的二甲基亚砜和甲醇的混合溶液中，在温度99℃反应2小时配制成浓度16%的纺丝原液；纺丝原液在99℃下过滤、脱泡，经计量泵输送到孔径0.08mm的喷丝头，经喷丝孔喷出到-15~5℃的甲醇冷凝浴中凝胶形成初生纤维；初生纤维进入改性液中常温处理30秒，经3倍拉伸后在160℃的干热定型装置处理3分钟，获得70℃水溶性PVA纤维。
实施例2制得的70℃水溶性PVA纤维的测试结果为：
| 水温（℃) | 60 | 65 | 70 | 75 | 80 | 85 |
| 收缩率 | - | 9.80% | 13.00% | 61.20% | 90.50% | 100% |
溶程为20℃左右。
实施例3-8：按以下工艺参数进行，其它均与实施例1相同。制得的70℃水溶性PVA纤维溶程均小于30℃、同时还具体小的入水收缩率。
对比实施例1
将适量PVA1799加入到质量百分比92:8的二甲基亚砜和甲醇的混合溶液中，在温度99℃
配制成浓度16%的纺丝原液；纺丝原液在99℃下过滤、脱泡，经计量泵输送到喷丝头，经喷丝孔喷出到-15~5℃的甲醇冷凝浴中凝胶形成初生纤维；初生纤维经3倍拉伸后在160℃的干热定型装置处理3分钟，获得成品对比样70℃水溶性PVA纤维。
同时测定不同温度下按实施例3制得的70℃水溶性PVA纤维与对比实施例1制得的70℃水溶性PVA纤维的溶解，得到的结果如下：
由此可以看出，按照溶程的定义，质量损失10%为起始溶解温度，溶解完全的温度为终点温度，那么，本发明实施例3制得的纤维样品溶程小于10℃，而对比实施例1制得的纤维样品溶程大约为40℃。
Claims (10)
1.一种小溶程70℃水溶性聚乙烯醇纤维，它是通过包括原液制备、纺丝步骤制得，其特征在于：所述纺丝步骤后还对纺丝所得初生纤维进行改性处理，所述改性处理所用改性液为丙烯酰胺与碱催化剂的甲醇溶液。
2.如权利要求1所述的纤维，其特征在于：所述改性处理后还进行后处理，所述后处理是将经改性后的初生纤维在紧张状态下送入120~280℃的烘焙装置进行干热定型，定型时间2~10分钟，拉伸倍数2~6倍，最后上油、切断、打包。
3.如权利要求1或2所述的纤维，其特征在于：所述碱催化剂为硼酸钠、氢氧化钠、氢氧化钾、乙醇钠中的一种或多种任意组合。
4.如权利要求1、2或3所述的纤维，其特征在于：所述丙烯酰胺与碱催化剂的甲醇溶液中，丙烯酰胺的质量百分浓度为5-10%，碱催化剂的质量百分浓度为3-6%。
5.如权利要求1或2所述的纤维，其特征在于：所述改性处理是将纺丝所得初生纤维在所述改性液中浸泡10-180秒。
6.如权利要求4所述的纤维，其特征在于：所述改性处理是将纺丝所得初生纤维在所述改性液中浸泡10-180秒。
7.如权利要求1-6任一项所述纤维的制备方法，包括原液制备、纺丝、所述改性处理和后处理步骤，所述原液制备是将二甲基亚砜和甲醇按85:15~93:7的重量份比混合，再将聚乙烯醇加入到所述二甲基亚砜和甲醇混合溶剂中，于温度50~100℃反应1~5小时；所述聚乙烯醇的聚合度为1700-2000，醇解度为97-99%。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述纺丝是将纺丝原液加压过滤、脱泡从喷丝头喷出到-15~5℃的凝固浴中成型，凝固浴为0:100~30:70的二甲基亚砜和甲醇的混合溶剂，纤维经1~6倍拉伸形成初生纤维。
9.如权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于：所述后处理是将经改性后的初生纤维在紧张状态下送入120~280℃的烘焙装置进行干热定型，定型时间2~10分钟，拉伸倍数2~6倍，再经上油、切断、打包。
10.如权利要求7所述的制备方法，按如下步骤进行：
a. 配制改性液
将丙烯酰胺和氢氧化钠加入到甲醇中，其中丙烯酰胺与氢氧化钠的质量百分浓度分别为5%；
b. 原液制备
将二甲基亚砜和甲醇按92：8的重量份比混合，加入到反应釜中，再将PVA2099加入到所述二甲基亚砜和甲醇混合溶剂中，于温度50~100℃反应1~5小时制得原液；
C. 纺丝
采用孔径0.06~0.20mm的喷丝头，将纺丝原液加压过滤、脱泡，于温度50~100℃经计量泵、过滤器，从喷丝头喷出到-15~5℃的凝固浴中成型，凝固浴为0:100~30:70重量份比的二甲基亚砜和甲醇的混合溶剂，纤维经1~6倍拉伸形成初生纤维；
d. 改性处理
将所述纺丝所得的初生纤维在所述改性液中浸渍30秒；
e. 改性的初生纤维后处理
将所述改性后的初生纤维在紧张状态下送入120~280℃的烘焙装置进行干热定型，定型时间2~10分钟，拉伸倍数2~6倍，再进行上油、切断、打包。
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