CN106894109A - 低温水可溶聚乙烯醇长丝及其制备方法 - Google Patents

低温水可溶聚乙烯醇长丝及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及聚乙烯醇纤维领域，特别涉及一种低温水可溶聚乙烯醇长丝及其制备方法。将经过初步处理的聚乙烯醇一种或两种进行混合，同时加入助流动剂，然后将上述混合物加入单螺杆挤出机塑化熔融，过滤除杂后由计量泵将熔融物料送入纺丝组件，并从喷丝孔中挤出，挤出的丝条经挥发去除水分后，依次进入油雾润滑区、塑化拉伸区和紧张热定型区，最后卷绕得到聚乙烯醇长丝。本发明的原料为普通国产原料，原料来源丰富，价格低。本发明制备的产品为低温水溶长丝，减少了短纤维使用过程的梳棉、纺纱、上浆等工序。本发明单一水增塑‑生物基二氧化硅助流体系，无污染、绿色环保。

Description

低温水可溶聚乙烯醇长丝及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚乙烯醇纤维领域，特别涉及一种低温水可溶聚乙烯醇长丝及其制备方法。
背景技术
低温水可溶聚乙烯醇长丝在医疗卫生、高档纺织面料加工等领域有广泛的市场应用前景。但目前该技术主要被日本公司垄断，国内虽然有文献报道在低温水溶长丝方面取得技术进展，但无规模化产品问世。更难见以水增塑的低温水溶纱线的技术报导。中国专利申请CN102031572A报道了一种水溶性聚乙烯醇纤维的制备工艺及其应用，其公开了以二甲基亚砜和水作为混合溶剂溶解聚乙烯醇，采用多孔湿法冻胶纺丝的方法制备聚乙烯醇纤维。本发明与其相比具有的明显优势在于：(1)本发明不用有机溶剂二甲基亚砜，不存在二甲基亚砜的回收和泄露问题，前者导致工艺路线长、设备投资和运行费用大，生产成本高；后者导致环境污染，并要求设备具有较好的气密性，否则会导致生产环境中有机试剂超标(二甲基亚砜蒸气与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限2.6％-28.6％(vol))，对人体造成危害，严重时甚至会导致爆炸，造成环境和人体伤害。(2)二甲基亚砜沸点为189℃，其与水形成恒沸物，导致纤维内部的水分挥发困难，增加能耗同时需要增加丝条固化长度，导致设备高度增加，车间层高增大，增加建筑费用。(3)本发明使用的助流剂为生物基纳米二氧化硅，是天然植物焚烧之后的分离产物，其具有一般二氧化硅的物理性质和轻质特性，其加入聚乙烯醇，既可以改善聚乙烯醇的流动性，又可以在成纤后与聚乙烯醇大分子形成互穿网络结构，提高分子间的作用力，提高纤维强度。而因其无毒，所以不存在分离和污染问题，是一种绿色纤维成形技术，同时实现了资源再利用。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明第一个目的是提供低温水可溶聚乙烯醇长丝的制备方法。该方法制备的聚乙烯醇长丝纤维表面光滑、强度高、低温水溶性好。
本发明采用如下技术方案：一种低温水可溶聚乙烯醇长丝的制备方法，将经过冰水洗涤和初步溶胀处理的分子质量为22000-88000、酯化度为88-99的聚乙烯醇一种或两种，进行混合，同时加入助流动剂，然后将上述混合物加入单螺杆挤出机于80-110℃进行塑化熔融，过滤除杂后由计量泵将熔融物料送入纺丝组件，并从喷丝孔中挤出，挤出的丝条经挥发去除水分后，依次进入油雾润滑区、塑化拉伸区和紧张热定型区，最后卷绕得到聚乙烯醇长丝。
进一步的，经初步溶胀的聚乙烯醇颗粒含水率为40-60％。
进一步的，聚乙烯醇与助流动剂的质量比为(90-98)：(10:2)。
进一步的，助流动剂为来自稻草壳的纳米二氧化硅-生物基纳米二氧化硅。
进一步的，所述单螺杆挤出机为直径为30mm，长径比为38：1，螺杆入口端套筒最底部设有直径为0.5-1.0mm引水孔。
进一步的，所述的纺丝组件压力为10-20MPa。
进一步的，所述的油雾润滑区长度为300cm，以保证丝条能充分与雾化剂接触、并实现纤维初步成型和表面摩擦系数的降低，保证后续的塑化拉伸，油雾润滑区温度为25-45℃，雾化剂主要成分为羊毛脂、橄榄油、氨基硅油的一种或两种。
进一步的，所述塑化拉伸区分为三级拉伸，第一级拉伸温度为50-90℃，拉伸倍率为1.5-2.0，第二级拉伸温度为70-170℃，拉伸倍率为1.8-2.6，第三级拉伸温度为140-210℃，拉伸倍率为1.3-1.8。
进一步的，所述紧张热定型区温度为160-210℃。
本发明另一个目的是请求保护采用上述方法制备的聚乙烯醇长丝，该长丝单丝线密度为1.65-5.5分特，水溶温度为20-60℃。
本发明通过冰水浴对原料进行预处理，解决了低温水溶原料遇水即产生凝胶化结块而导致的物料输送和塑化困难问题，现有技术是将凝胶化物料送入切割机进行切割分离，由于凝胶料粘性大、弹性高，导致切割分离困难，切割后粒子大小不均，影响螺杆进料；螺杆套筒引水口解决了塑化过程的排气和压力平衡问题，有效避免物料在螺杆压缩段因剪切而导致的压力异动，导致体系因减压造成水分蒸发汽化形成气泡和相分离；助流剂和高压纺丝组件的使用改善了流体的流动性，提高了熔体的喷丝头拉伸比，为获得高质量低温水可溶聚乙烯醇长丝提供了保证。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)原料为普通国产原料，原料来源丰富，价格低。
(2)制备的产品为低温水溶长丝，减少了短纤维使用过程的梳棉、纺纱、上浆等工序。
(3)单一水增塑-生物基二氧化硅助流体系，无污染、绿色环保。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案进一步的说明，但本发明不以任何形式受限于实施例内容。实施例中所述实验方法如无特殊说明，均为常规方法，如无特殊说明，所述化学试剂和材料，均可从商业途径获得。
作为优选，单螺杆挤出机直径为30mm，长径比为38:1，螺杆入口端套筒最底部设有直径为0.5-1.0mm引水孔。
当聚乙烯醇为两种不同平均分子量的聚乙烯醇混合时，其混合比为0-100％。
实施例1
将聚乙烯醇平均分子量为77000、平均分子量为22000，酯化度为88的聚乙烯醇树脂按60:40的质量分数混合，用冰水洗涤三次，每次30分钟，处理后用沉降法分离出冰块和聚乙烯醇，将初步溶胀的聚乙烯醇与生物基纳米二氧化硅按照质量份数比95:5均匀混合，将混合后的物料加入单螺杆挤出机于80-110℃进行塑化熔融，过滤除去杂质后由计量泵送入起始压力为10MPa的纺丝组件，并从喷丝孔中挤出；挤出的丝条经过闪蒸挥发去除水分后，进入温度为45℃的油雾润滑区，经烘干后进入塑化拉伸区,第一级拉伸温度为70℃、拉伸倍率1.5倍，第二级拉伸温度为130℃、拉伸倍率2.6倍，第三级拉伸温度140℃、拉伸倍率1.5倍后，在160℃进行紧张热定型后得到聚乙烯醇长丝，经测试该长丝的单丝线密度1.65分特、水溶温度为50℃。
实施例2
将聚乙烯醇平均分子量为77000、平均分子量为22000，酯化度为88的聚乙烯醇树脂按70:30的质量分数混合，用冰水洗涤三次，每次30分钟，处理后用沉降法分离出冰块和聚乙烯醇，将初步溶胀的聚乙烯醇与生物基纳米二氧化硅按照质量份数比99:10均匀混合，将混合后的物料加入单螺杆挤出机进行塑化熔融，过滤除去杂质后由计量泵送入起始压力为20MPa的纺丝组件，并从喷丝孔中挤出；挤出的丝条经过闪蒸挥发去除水分后，进入温度为35℃的油雾润滑区，经烘干后进入塑化拉伸区,第一级拉伸温度为90℃、拉伸倍率2.0倍，第二级拉伸温度为150℃、拉伸倍率1.8倍，第三级拉伸温度170℃、拉伸倍率1.8倍后，在210℃进行紧张热定型后得到聚乙烯醇长丝，经测试该长丝的单丝线密度1.65分特、水溶温度为60℃。
实施例3
将聚乙烯醇平均分子量为77000、平均分子量为22000，酯化度为88的聚乙烯醇树脂按60:40的质量分数混合，用冰水洗涤三次，每次30分钟，处理后用沉降法分离出冰块和聚乙烯醇，将混合后的物料加入单螺杆挤出机进行塑化熔融，过滤除去杂质后由计量泵送入起始压力为20MPa的纺丝组件，并从喷丝孔中挤出；挤出的丝条经过闪蒸挥发去除水分后，进入温度为30℃的油雾润滑区，经烘干后进入塑化拉伸区,第一级拉伸温度为70℃、拉伸倍率1.9倍，第二级拉伸温度为170℃、拉伸倍率2.2倍，第三级拉伸温度210℃、拉伸倍率1.8倍后，在180℃进行紧张热定型后得到聚乙烯醇长丝，经测试该长丝的单丝线密度2.65分特、水溶温度为50℃。
实施例4
将聚乙烯醇平均分子量为77000、平均分子量为22000，酯化度为88的聚乙烯醇树脂按40:60的质量分数混合，用冰水洗涤三次，每次30分钟，处理后用沉降法分离出冰块和聚乙烯醇，将混合后的物料加入单螺杆挤出机进行塑化熔融，过滤除去杂质后由计量泵送入起始压力为10MPa的纺丝组件，并从喷丝孔中挤出；挤出的丝条经过闪蒸挥发去除水分后，进入温度为25℃的油雾润滑区，经烘干后进入塑化拉伸区,第一级拉伸温度为50℃、拉伸倍率1.7倍，第二级拉伸温度为70℃、拉伸倍率2.0倍，第三级拉伸温度170℃、拉伸倍率1.8倍后，在180℃进行紧张热定型后得到聚乙烯醇长丝，经测试该长丝的单丝线密度2.2分特、水溶温度为20℃。

Claims (10)

1.一种低温水可溶聚乙烯醇长丝的制备方法，其特征在于，将经过冰水洗涤和初步溶胀处理的分子质量为22000-88000、酯化度为88-99的聚乙烯醇一种或两种进行混合，同时加入助流动剂，然后将上述混合物加入单螺杆挤出机于80-110℃进行塑化熔融，过滤除杂后由计量泵将熔融物料送入纺丝组件，并从喷丝孔中挤出，挤出的丝条经挥发去除水分后，依次进入油雾润滑区、塑化拉伸区和紧张热定型区，最后卷绕得到聚乙烯醇长丝。
2.根据权利要求1所述的一种低温水可溶聚乙烯醇长丝的制备方法，其特征在于，经初步溶胀的聚乙烯醇颗粒含水率为40-60％。
3.根据权利要求1所述的一种低温水可溶聚乙烯醇长丝的制备方法，其特征在于，聚乙烯醇与助流动剂的质量比为(90-98)：(10:2)。
4.根据权利要求1所述的一种低温水可溶聚乙烯醇长丝的制备方法，其特征在于，助流动剂为来自稻草壳的纳米二氧化硅-生物基纳米二氧化硅。
5.根据权利要求1所述的一种低温水可溶聚乙烯醇长丝的制备方法，其特征在于，所述单螺杆挤出机为直径为30mm，长径比为38：1，螺杆入口端套筒最底部设有直径为0.5-1.0mm引水孔。
6.根据权利要求1所述的一种低温水可溶聚乙烯醇长丝的制备方法，其特征在于，所述的纺丝组件压力为10-20MPa。
7.根据权利要求1所述的一种低温水可溶聚乙烯醇长丝的制备方法，其特征在于，所述的油雾润滑区长度为300cm，油雾润滑区温度为25-45℃，雾化剂主要成分为羊毛脂、橄榄油、氨基硅油的一种或两种。
8.根据权利要求1所述的一种低温水可溶聚乙烯醇长丝的制备方法，其特征在于，所述塑化拉伸区分为三级拉伸，第一级拉伸温度为50-90℃，拉伸倍率为1.5-2.0，第二级拉伸温度为70-170℃，拉伸倍率为1.8-2.6，第三级拉伸温度为140-210℃，拉伸倍率为1.3-1.8。
9.根据权利要求1所述的一种低温水可溶聚乙烯醇长丝的制备方法，其特征在于，所述紧张热定型区温度为160-210℃。
10.一种采用权利要求1～9任一种方法制备的聚乙烯醇长丝，该长丝单丝线密度为1.65-5.5分特，水溶温度为20-60℃。
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