CN103820877B - 一种改性聚乙烯醇及其纺丝方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型改性聚乙烯醇及其纺丝方法，由以下原料按重量份比融合而成：醋酸盐或磷酸盐、水、亲水性物质、其他助剂，聚乙烯醇，融合方法是先将醋酸盐或磷酸盐在水中溶解，再同亲水性物质和其他助剂混合均匀后添加到聚乙烯醇中，干燥后得到改性聚乙烯醇切片，将改性聚乙烯醇切片在单螺杆纺丝设备上进行熔融纺丝，改性聚乙烯醇经熔融挤出从喷丝板喷出，熔体细流经侧吹风冷却制备聚乙烯醇初生纤维；将聚乙烯醇初生纤维进行拉伸；然后将拉伸过的聚乙烯醇初生纤维进行松弛热定型，即可获得高性能的聚乙烯醇纤维。本发明优点在于：工艺简便，易于实现工业化，所制备纤维截面呈圆形，结构均匀，可承受高倍拉伸，取向度高，力学性能好。
Description
技术领域
本发明涉及纺织领域，尤其涉及到一种新型改性聚乙烯醇及其纺丝方法。
背景技术
聚乙烯醇（PVA）是一种性能优良、用途广泛的多羟基聚合物。聚乙烯醇（PVA）纤维具有亲水性、强度高、模量高、耐磨性好、热性能好，耐腐蚀性、耐气候性优异，在复合材料中与基体材料界面粘结性良好等优点，在国民经济和高技术领域用途广泛，市场潜力极大。
然而，PVA的多羟基、强氢键的特性使其熔点（熔点234℃；熔程223-238℃）与热分解温度（242℃）十分接近，难以进行热塑性加工。传统的PVA纤维一般采用湿法纺丝加工方法。由于湿法纺丝的双向传质过程，致使初生纤维截面往往呈现“腰子”形，且存在明显的皮芯结构，导致纤维牵伸性能差，纤维强度较低。另外，由于湿法纺丝需要大量溶剂，因此，其加工成本高，工序复杂，且环境污染严重。上述问题极大的限制了PVA纤维的应用。
多年来，人们试图通过化学共聚或物理共混的方法，制备热塑性PVA以实现该聚合物的熔融可纺性。化学共聚方法一般采用乙烯单体与醋酸乙烯酯单体以一定比例共聚，制成EVOH或EVA共聚体，由于乙烯成分的加入，减少了PVA中的氢键密度，降低了PVA分子间相互作用能，导致PVA熔点降低，熔融加工性能提高；物理共混的方法一般采用在PVA中添加一定比例的低分子量蜡状PE或水性聚氨酯、聚酰胺等，通过共混制得改性PVA，由于上述改性剂的加入，降低了PVA的熔点，提高了其热塑性，也可实现PVA的熔融纺丝。然而，化学共聚方法一般工艺流程复杂，设备要求高，改性成本大；而物理共混的方法，由于两组分的共存，极大的影响PVA的分子取向，很难制备高性能的PVA纤维。因此，目前PVA熔融纺丝技术仍然面临极大技术挑战。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足之处而提供一种通过添加易与聚乙烯醇形成强分子间作用力的小分子增塑剂打破原有的分子间氢键，适当抑制结晶，增加分子链的运动能力，降低聚乙烯醇的熔点，提高材料的热稳定性和可加工性，进而实现聚乙烯醇的熔融纺丝制备性能纤维。
本发明是通过如下方式实现的：
一种新型改性聚乙烯醇，其特征在于：由以下原料按重量份比融合而成：醋酸盐或磷酸盐20-30份、水25-40份、亲水性物质3-5份、其他助剂1-3份，聚乙烯醇50-70份，融合方法是先将醋酸盐或磷酸盐在水中溶解，再同亲水性物质和其他助剂混合均匀后添加到聚乙烯醇中，干燥后得到改性聚乙烯醇切片。
所述亲水性物质为以下物质中的至少一种：多元醇、醇胺、分子量低于20000的聚乙二醇、聚丙烯酸及其盐类、纤维素醚。
所述其他助剂为碱性氧化物和抗氧剂。
所述聚乙烯醇的聚合度为200-3000，醇解度为50-99.9%。
一种新型改性聚乙烯醇的纺丝方法，其特征在于：具体如下：将改性聚乙烯醇切片在单螺杆纺丝设备上进行熔融纺丝，改性聚乙烯醇经熔融挤出、过滤、计量、从孔径0.12-0.8mm的喷丝板喷出，熔体细流经侧吹风冷却制备结构均匀、纤度可用的聚乙烯醇初生纤维，其纺丝温度为100-200℃，喷丝头拉伸比为3-4倍，侧吹风温度为10-100℃，湿度为65%-85%；将聚乙烯醇初生纤维在100-200℃进行1-3级拉伸，总拉伸倍数15-40倍；然后将拉伸过的聚乙烯醇初生纤维在200-220℃进行松弛热定型，热定型时间为1-5分钟，即可获得高性能的聚乙烯醇纤维。
本发明优点在于：1、不需要共聚改性，也不需要凝固浴，可大大降低成本，工艺简便，易于实现工业化。2、所制备纤维截面呈圆形，结构均匀，可承受高倍拉伸，取向度高，力学性能好。3、所选用的各种原料均绿色环保，无毒无害，易于回收和易于生物降解。
具体实施方式
现详述本发明具体实施方式：
一种新型改性聚乙烯醇，由以下原料按重量份比融合而成：醋酸盐或磷酸盐20-30份、水25-40份、亲水性物质3-5份、其他助剂1-3份，聚乙烯醇50-70份，融合方法是先将醋酸盐或磷酸盐在水中溶解，再同亲水性物质和其他助剂混合均匀后添加到聚乙烯醇中，干燥后得到改性聚乙烯醇切片。
本发明亲水性物质为以下物质中的至少一种：多元醇、醇胺、分子量低于20000的聚乙二醇、聚丙烯酸及其盐类、纤维素醚。
本发明其他助剂为碱性氧化物和抗氧剂。
本发明聚乙烯醇的聚合度为200-3000，醇解度为50-99.9%。
一种新型改性聚乙烯醇的纺丝方法，具体如下：将改性聚乙烯醇切片在单螺杆纺丝设备上进行熔融纺丝，改性聚乙烯醇经熔融挤出、过滤、计量、从孔径0.12-0.8mm的喷丝板喷出，熔体细流经侧吹风冷却制备结构均匀、纤度可用的聚乙烯醇初生纤维，其纺丝温度为100-200℃，喷丝头拉伸比为3-4倍，侧吹风温度为10-100℃，湿度为65%-85%；将聚乙烯醇初生纤维在100-200℃进行1-3级拉伸，总拉伸倍数15-40倍；然后将拉伸过的聚乙烯醇初生纤维在200-220℃进行松弛热定型，热定型时间为1-5分钟，即可获得高性能的聚乙烯醇纤维。
本发明采用醋酸盐或磷酸盐与水制备复配络合剂，水及亲水性物质、其他助剂制备复配增塑剂，通过醋酸盐或磷酸盐中的金属阳离子与聚乙烯醇络和，及醋酸盐中羰基、水、亲水性物质和聚乙烯醇中氢键的复合，协同增大分子间距，降低分子间作用力，提高分子运动能力，降低聚乙烯醇的熔点，并与热稳定剂共同作用，提高聚乙烯醇热分解温度，抑制聚乙烯醇的降解，制备改性聚乙烯醇，实现熔融加工。
Claims (5)
1.一种改性聚乙烯醇，其特征在于：由以下原料按重量份比融合而成：醋酸盐或磷酸盐20-30份、水25-40份、亲水性物质3-5份、其他助剂1-3份，聚乙烯醇50-70份，融合方法是先将醋酸盐或磷酸盐在水中溶解，再同亲水性物质和其他助剂混合均匀后添加到聚乙烯醇中，干燥后得到改性聚乙烯醇切片。
2.根据权利要求1所述的一种改性聚乙烯醇，其特征在于：所述亲水性物质为以下物质中的至少一种：多元醇、醇胺、分子量低于20000的聚乙二醇、聚丙烯酸及其盐类、纤维素醚。
3.根据权利要求1所述的一种改性聚乙烯醇，其特征在于：所述其他助剂为碱性氧化物和抗氧剂。
4.根据权利要求1所述的一种改性聚乙烯醇，其特征在于：所述聚乙烯醇的聚合度为200-3000，醇解度为50-99.9%。
5.一种如权利要求1所述的改性聚乙烯醇的纺丝方法，其特征在于：具体如下：将改性聚乙烯醇切片在单螺杆纺丝设备上进行熔融纺丝，改性聚乙烯醇经熔融挤出、过滤、计量、从孔径0.12-0.8mm的喷丝板喷出，熔体细流经侧吹风冷却制备结构均匀、纤度可用的聚乙烯醇初生纤维，其纺丝温度为100-200℃，喷丝头拉伸比为3-4倍，侧吹风温度为10-100℃，湿度为65%-85%；将聚乙烯醇初生纤维在100-200℃进行1-3级拉伸，总拉伸倍数15-40倍；然后将拉伸过的聚乙烯醇初生纤维在200-220℃进行松弛热定型，热定型时间为1-5分钟，即可获得高性能的聚乙烯醇纤维。
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