CN106222885B - 一种基于聚乙烯醇和聚氧化乙烯的水溶非织造布的制备方法 - Google Patents

一种基于聚乙烯醇和聚氧化乙烯的水溶非织造布的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于聚乙烯醇和聚氧化乙烯的水溶非织造布的制备方法，属于纺织化纤技术领域。本发明利用聚乙烯醇与聚氧化乙烯共混异形纺丝及在线成网、热轧，制备具有三叶结构的高蓬松水溶非织造布。该非织造布可应用于服装家纺、医疗保健、等领域。本发明制备方法简单、无污染、成本低、适用范围广、应用价值高。

Description

一种基于聚乙烯醇和聚氧化乙烯的水溶非织造布的制备方法
技术领域
本发明涉及一种基于聚乙烯醇和聚氧化乙烯的水溶非织造布的制备方法，属于纺织化纤技术领域。
背景技术
水溶性非织造布是一种能在一定温度(一般为40～95℃)的热水中迅速溶解掉的新型用即弃类非织造布。水溶性非织造布是一种绿色环保产品。其产品及其复合制品在医疗、护理防护、外科手术及防病治病、家纺领域、服装等方面有广泛应用前景。
水溶性聚乙烯醇(PVA)非织造布的吸湿性能优良，用其制成的医用屏蔽材料穿着舒适感优越，使产品的屏蔽性能与舒适性能得到较好的统一。水溶性PVA非织造布具有的热水可溶特性，使产品用后可在特殊设计的加热容器中溶解。由于水溶性PVA的水溶液属于生物可降解物质，用其制成的新型水溶非织造布的水溶液在普通污水处理厂的活性污泥中可被生物降解，故可认为该非织造布对环境无任何危害，是一种符合环保要求的产品。传统的PVA非织造布是用湿法纺丝制备成短纤维，再通过非织造技术制成。PVA短纤维一般通过湿法纺丝制备，其或用硫酸钠为凝固剂或用氢氧化钠为凝固剂或用二甲基甲酰胺等为凝固剂进行成型，这些方法存在明显的污染、工艺路线长，成本高等问题。
发明内容
本发明采用水-聚氧化乙烯复合增塑技术实现聚乙烯醇的熔体纺丝和直接成布，有效解决了传统工艺存在的问题。提供一种生产低成本、无污染的水溶非织造布的制造方法。
本发明的目的是采用如下技术方案来实现的，一种基于聚乙烯醇和聚氧化乙烯的水溶非织造布的制备方法，包括以下步骤：
S1以软化水洗涤增塑聚乙烯醇，得水增塑聚乙烯醇；
S2将水增塑聚乙烯醇、烯丙基聚乙二醇和催化剂熔融、挤出得PVA-g-PEG；
S3将水增塑聚乙烯醇、PVA-g-PEG和聚氧化乙烯经熔体纺丝、异形喷丝板成型后经牵伸、成网、热轧和剪边卷取，得到基于聚乙烯醇和聚氧化乙烯的水溶非织造布制品。
优选的，步骤S1中所述软化水为总硬度小于0.03mmol/L的自来水，洗涤时间为3-6小时，洗涤温度40-50℃，软化水洗涤增塑聚乙烯醇以除去聚乙烯醇中的醋酸盐和低分子量组分，洗涤后的产物经离心脱水得到含水率为50-60wt％水增塑聚乙烯醇，其醋酸盐含量0-1％；
优选的，所述步骤S2具体为：将水增塑聚乙烯醇、烯丙基聚乙二醇和催化剂加入螺杆挤出机，进行在线熔融反应，反应结束产物从螺杆挤出机中挤出，并送入水浴进行水洗，水洗后进行热风烘干，然后切粒，得到聚乙烯醇接枝聚乙二醇共聚物(PVA-g-PEG)。
优选的，步骤S2中水增塑聚乙烯醇、烯丙基聚乙二醇和催化剂的质量配比为(73-84)：(15-25)：(1-2)，在线熔融反应温度为98-110℃，水洗温度为65-75℃。
进一步的，步骤S2中所述的烯丙基聚乙二醇的分子量为1200-6000。
进一步的，所述催化剂为硝酸铈。
优选的，所述步骤S3具体为：将水增塑聚乙烯醇、PVA-g-PEG和聚氧化乙烯送入螺杆挤出机，塑化熔融后进入纺丝组件，经异形喷丝板成型，进入热风干燥箱，经热辊和狭缝组合牵伸后进入铺网机成网，成网后进行热轧和剪边卷取，得到基于聚乙烯醇和聚氧化乙烯的水溶非织造布。
优选的，步骤S3所述的送入螺杆挤出机的水增塑聚乙烯醇、PVA-g-PEG和聚氧化乙烯的质量配比为(75-94)：(5-20)：(1-5)，螺杆中的塑化温度为85-110℃，纺丝箱体温度为95-110℃。
优选的，所述的异形喷丝板的孔型为三叶型，三叶平均分布，单叶长度为0.16mm，叶宽为0.04mm，热风干燥箱温度为70-150℃。
进一步的，热辊和狭缝组合牵伸配比为(1.5-3.0)：(1.5-3.0)。
本发明的优点如下：
(1)本发明提出水增塑聚乙烯醇技术，可以减小聚乙烯醇分子内和分子间氢键，降低PVA的熔点，保证其具有较好的流动性，通过洗涤去除醋酸盐(属于电解质)有助于提高熔体粘度的稳定性，提高制品白度；除去低分子量组分有助于制品力学性能的提高。
(2)聚乙烯醇与聚氧化乙烯为热力学不相容体系，聚氧化乙烯的引入虽然对聚乙烯醇有增塑作用，降低产品生产成本，但会导致产品力学性能的下降，本发明利用烯丙基聚乙二醇与聚乙烯醇反应制备接枝共聚物(PVA-g-PEG)，并以其作为聚乙烯醇与聚氧化乙烯共混的界面剂，有效的解决了聚乙烯醇与聚氧化乙烯的相容性问题，保证了制品的力学性能。
(3)本发明采用异形喷丝板成型，增大了纤维在热风中的比表面积，加速了增塑剂水分的挥发，这对提高设备产量，避免并丝等有重要作用；而制品的三叶状结构有助于提高产品的蓬松性，提高非织造布的宏观密度。
(4)本发明采用热辊和狭缝组合牵伸技术有助于丝条强度和面馆的提高，增加成型稳定性。
(5)聚乙烯醇和聚氧化乙烯均为水溶性聚合物，将两这共混可以改善聚乙烯醇的纤维的制备工艺，实现聚乙烯醇/聚氧化乙烯增塑熔体纺丝。这可以消除传统纤维制备的污染和工艺工程长，成本低等问题。
本发明利用聚乙烯醇与聚氧化乙烯共混异形纺丝及在线成网、热轧，制备具有三叶结构的高蓬松水溶非织造布。该非织造布可应用于服装家纺、医疗保健、等领域。本发明制备方法简单、无污染、成本低、适用范围广、应用价值高。
具体实施方式
下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。下述实施例中如无特殊说明，所采用的实验方法均为常规方法，所用材料、试剂等均可从化学公司购买。
实施例1
以总硬度小于0.03mmol/L的软化水于40℃洗涤并增塑聚乙烯醇6小时，得到醋酸盐含量小于0.5％，含水率为55％(质量分数)水增塑聚乙烯醇。将水增塑聚乙烯醇、分子量为1200的烯丙基聚乙二醇、催化剂硝酸铈按73：25：2的质量比加入螺杆挤出机，于98℃进行在线熔融反应，反应结束产物从螺杆挤出机中挤出，并送入65℃水浴进行水洗，水洗后进行热风烘干，然后切粒，得到聚乙烯醇接枝聚乙二醇共聚物I(PVA-g-PEG I)。
实施例2
以总硬度小于0.03mmol/L的软化水于45℃洗涤并增塑聚乙烯醇6小时，得到醋酸盐含量小于0.5％，含水率为55％(质量分数)水增塑聚乙烯醇。将水增塑聚乙烯醇、分子量为2400的烯丙基聚乙二醇、催化剂硝酸铈按84：15：1的质量比加入螺杆挤出机，于105℃进行在线熔融反应，反应结束产物从螺杆挤出机中挤出，并送入65℃水浴进行水洗，水洗后进行热风烘干，然后切粒，得到聚乙烯醇接枝聚乙二醇共聚物Ⅱ(PVA-g-PEGⅡ)。
实施例3
以总硬度小于0.03mmol/L的软化水于50℃洗涤并增塑聚乙烯醇6小时，得到醋酸盐含量小于0.5％，含水率为55％(质量分数)水增塑聚乙烯醇。将水增塑聚乙烯醇、分子量为4000的烯丙基聚乙二醇、催化剂硝酸铈按78.5：20：1.5的质量比加入螺杆挤出机，于98℃进行在线熔融反应，反应结束产物从螺杆挤出机中挤出，并送入70℃水浴进行水洗，水洗后进行热风烘干，然后切粒，得到聚乙烯醇接枝聚乙二醇共聚物Ⅲ(PVA-g-PEGⅢ)。
实施例4
以总硬度小于0.03mmol/L的软化水于45℃洗涤并增塑聚乙烯醇6小时，得到醋酸盐含量小于0.5％，含水率为55％(质量分数)水增塑聚乙烯醇。将水增塑聚乙烯醇、分子量为6000的烯丙基聚乙二醇、催化剂硝酸铈按78：20：2的质量比加入螺杆挤出机，于110℃进行在线熔融反应，反应结束产物从螺杆挤出机中挤出，并送入75℃水浴进行水洗，水洗后进行热风烘干，然后切粒，得到聚乙烯醇接枝聚乙二醇共聚物Ⅳ(PVA-g-PEGⅣ)。
实施例5
以总硬度小于0.03mmol/L的软化水于45℃洗涤并增塑聚乙烯醇4小时，得到醋酸盐含量为0.5％，含水率为50％(质量分数)水增塑聚乙烯醇。将水增塑聚乙烯醇、PVA-g-PEGI和聚氧化乙烯按75：20：5的质量比混合送入螺杆挤出机，于85-110℃塑化熔融后进入95℃纺丝箱体，在纺丝箱体中通过异形喷丝板挤出成型后，进入150℃热风干燥箱，风干后进行热辊牵伸1.5倍，狭缝牵伸3倍后进入铺网机成网，成网后进行热轧和剪边卷取，得到基于聚乙烯醇和聚氧化乙烯的水溶非织造布制品，制品密度为30g/m2，水溶温度为78℃。
实施例6
以总硬度小于0.03mmol/L的软化水于50℃洗涤并增塑聚乙烯醇3小时，得到醋酸盐含量1％，含水率为55％(质量分数)水增塑聚乙烯醇。将水增塑聚乙烯醇、PVA-g-PEGⅡ和聚氧化乙烯按80：17：3的质量比混合送入螺杆挤出机，于85-110℃塑化熔融后进入100℃纺丝箱体，在纺丝箱体中通过异形喷丝板挤出成型后，进入120℃热风干燥箱，风干后进行热辊牵伸2倍，狭缝牵伸2.2倍后进入铺网机成网，成网后进行热轧和剪边卷取，得到基于聚乙烯醇和聚氧化乙烯的水溶非织造布制品，制品密度为35g/m2，水溶温度为80℃。
实施例7
以总硬度小于0.03mmol/L的软化水于50℃洗涤并增塑聚乙烯醇6小时，得到醋酸盐含量0％，含水率为60％(质量分数)水增塑聚乙烯醇。将水增塑聚乙烯醇、PVA-g-PEGⅢ和聚氧化乙烯按94：5：1的质量比混合送入螺杆挤出机，于85-110℃塑化熔融后进入110℃纺丝箱体，在纺丝箱体中通过异形喷丝板挤出成型后，进入100℃热风干燥箱，风干后进行热辊牵伸2.5倍，狭缝牵伸1.7倍后进入铺网机成网，成网后进行热轧和剪边卷取，得到基于聚乙烯醇和聚氧化乙烯的水溶非织造布制品，制品密度为40g/m2，水溶温度为89℃。
实施例8
以总硬度小于0.03mmol/L的软化水于50℃洗涤并增塑聚乙烯醇4小时，得到醋酸盐含量小于0.5％，含水率为58％(质量分数)水增塑聚乙烯醇。将水增塑聚乙烯醇、PVA-g-PEGⅣ和聚氧化乙烯按85：13：2的质量比混合送入螺杆挤出机，于85-110℃塑化熔融后进入100℃纺丝箱体，在纺丝箱体中通过异形喷丝板挤出成型后，进入80℃热风干燥箱，风干后进行热辊牵伸3倍，狭缝牵伸1.5倍后进入铺网机成网，成网后进行热轧和剪边卷取，得到基于聚乙烯醇和聚氧化乙烯的水溶非织造布制品，制品密度为35g/m2，水溶温度为85℃。

Claims (9)

1.一种基于聚乙烯醇和聚氧化乙烯的水溶非织造布的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1以软化水洗涤增塑聚乙烯醇，得水增塑聚乙烯醇；
S2将水增塑聚乙烯醇、烯丙基聚乙二醇和催化剂在线熔融、挤出得PVA-g-PEG；
S3将水增塑聚乙烯醇、PVA-g-PEG和聚氧化乙烯送入螺杆挤出机，塑化熔融后进入纺丝组件，经异形喷丝板成型，进入热风干燥箱，经热辊和狭缝组合牵伸后进入铺网机成网，成网后进行热轧和剪边卷取，得到基于聚乙烯醇和聚氧化乙烯的水溶非织造布。
2.根据权利要求1所述的一种基于聚乙烯醇和聚氧化乙烯的水溶非织造布的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述软化水为总硬度小于0.03mmol/L的自来水，洗涤时间为3-6小时，洗涤温度40-50℃，洗涤后水增塑聚乙烯醇中的醋酸盐含量0-1％,水增塑聚乙烯醇含水率为50-60wt％。
3.根据权利要求1所述的一种基于聚乙烯醇和聚氧化乙烯的水溶非织造布的制备方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：将水增塑聚乙烯醇、烯丙基聚乙二醇和催化剂加入螺杆挤出机，进行在线熔融反应，反应结束产物从螺杆挤出机中挤出，并送入水浴进行水洗，水洗后进行热风烘干，然后切粒，得到PVA-g-PEG。
4.根据权利要求1所述的一种基于聚乙烯醇和聚氧化乙烯的水溶非织造布的制备方法，其特征在于，步骤S2中水增塑聚乙烯醇、烯丙基聚乙二醇和催化剂的质量配比为(73-84)：(15-25)：(1-2)，在线熔融反应温度为98-110℃，水洗温度为65-75℃。
5.根据权利要求1所述的一种基于聚乙烯醇和聚氧化乙烯的水溶非织造布的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述的烯丙基聚乙二醇的分子量为1200-6000。
6.根据权利要求1所述的一种基于聚乙烯醇和聚氧化乙烯的水溶非织造布的制备方法，其特征在于，所述催化剂为硝酸铈。
7.根据权利要求1所述的一种基于聚乙烯醇和聚氧化乙烯的水溶非织造布的制备方法，其特征在于，步骤S3所述的送入螺杆挤出机的水增塑聚乙烯醇、PVA-g-PEG和聚氧化乙烯的质量配比为(75-94)：(5-20)：(1-5)，螺杆挤出机中的塑化温度为85-110℃，纺丝组件温度为95-110℃。
8.根据权利要求1所述的一种基于聚乙烯醇和聚氧化乙烯的水溶非织造布的制备方法，其特征在于，所述的异形喷丝板的孔型为三叶型，三叶平均分布，单叶长度为0.16mm，叶宽为0.04mm，热风干燥箱温度为70-150℃。
9.根据权利要求1所述的一种基于聚乙烯醇和聚氧化乙烯的水溶非织造布的制备方法，其特征在于，热辊和狭缝组合牵伸配比为(1.5-3.0)：(1.5-3.0)。
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