CN109629030A - 一种维纶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种维纶的制备方法，包括以下步骤：a)将聚乙烯醇溶液与改性溶液混合，得到混合乳液；b)将步骤a)得到的混合乳液进行电子束辐照，得到复合乳液；c)将步骤b)得到的复合乳液进行纺制，得到维纶。与现有技术相比，本发明提供的制备方法以聚乙烯醇溶液与改性溶液为主要原料，通过电子束辐照使上述原料进行接枝反应，实现聚乙烯醇与改性材料的内交联，从而从根本上改善维纶的性能，扩大维纶的应用领域；制备得到的维纶具有吸湿性小、易染色和耐热水性好的特点，且具有非常高的断裂强度。实验结果表明，本发明提供的制备方法得到的维纶吸湿性能够达到2.97％，易染色，耐热水性能够到达0.08％，并且断裂强度能够达到8.6cN/dtex。

Description

一种维纶及其制备方法
技术领域
本发明涉及纤维材料技术领域，更具体地说，是涉及一种维纶及其制备方法。
背景技术
维纶是聚乙烯醇缩醛纤维的商品名称，也叫维尼纶。其性能接近棉花，有“合成棉花”之称，是现有合成纤维中吸湿性最大的品种。维纶纤维是由聚乙烯醇的水溶液经湿法纺丝，再和醛缩合而制成的一种合成纤维，在各类纤维中因其兼具高强度、吸湿性好等优异性能，受到业内外广泛关注。
如公开号为CN101392412A的中国专利公开了一种高强维纶及其制备方法，将聚合度1700～5000、醇解度70～99.9％的聚乙烯醇，投入到不同助剂的水溶液中，配制成10～20％聚乙烯醇含量的纺丝原液，经湿法纺丝、拉伸热处理、切断、缩醛化、水洗、上抽、干燥等处理，制得高强维纶。再如公开号为CN103388190A的中国专利公开了一种抗菌可降解维纶及其制作方法，将聚乙烯醇、硼酸和8～12％固含量的纳米络合铜溶解在80～90℃的热水中，生成可塑性螯合物作为纺丝液；通过喷丝板挤出所述纺丝液，并使喷出的纺丝在硫酸钠和氢氧化钠形成的碱性凝固浴中凝固，得到维纶丝。以及公开号为CN101503856A的中国专利公开了一种维纶接枝可溶性淀粉或β-环糊精等多羟基低聚物的改性方法，公开号为CN101503856A的中国专利公开了一种用聚乙烯醇接枝大豆蛋白纤维的制备方法。除此之外，美国专利U4612157、US4698194、US5110678、US4440711、US4851168等也公开了制备维纶的方法。
综上所述，现有技术公开的维纶的制备方法大多是以聚乙烯醇为原料通过喷丝及后道处理实现，制备得到的产品性能亟待改善；虽然也有在聚乙烯醇中添加淀粉、糊精、蛋白等原料来改善其性能的技术方案。但是，都不能从根本上改善维纶的吸湿性大、不易染色、耐热水性差及强度差的弱点。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种维纶及其制备方法，本发明提供的制备方法得到的维纶具有吸湿性小、易染色和耐热水性好的特点，且具有非常高的断裂强度。
本发明提供了一种维纶的制备方法，包括以下步骤：
a)将聚乙烯醇溶液与改性溶液混合，得到混合乳液；
b)将步骤a)得到的混合乳液进行电子束辐照，得到复合乳液；
c)将步骤b)得到的复合乳液进行纺制，得到维纶。
优选的，步骤a)中所述聚乙烯醇溶液为在55℃～99℃下蒸煮成的聚乙烯醇水溶液；
所述聚乙烯醇溶液的质量浓度为4％～20％。
优选的，步骤a)中所述改性溶液包括以下组分：
烯丙基类单体1重量份～20重量份；
水性聚氨酯乳液1重量份～50重量份；
硅丙胶乳液0～5重量份；
聚氧乙烯类化合物0～5重量份；
聚酯乳液0重量份～5重量份。
优选的，所述烯丙基类单体包括丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸酯类化合物、甲基丙烯酸酯类化合物、乙酸乙烯、苯乙烯、丙烯腈、丙烯酰胺、顺酐和琥珀酸酯中的一种或多种。
优选的，所述水性聚氨酯乳液的质量分数为30％～40％。
优选的，所述硅丙胶乳液为丙烯酸酯类化合物与硅油类化合物的聚合乳液；
所述硅丙胶乳液的质量分数为30％～40％。
优选的，步骤a)中所述聚乙烯醇溶液与改性溶液的质量比为100：(0.1～99)。
优选的，步骤b)中所述电子束辐照的剂量为0.1kGy～50kGy。
优选的，步骤c)中所述纺制的过程具体为：
将得到的复合乳液加热至70℃～80℃，再依次经喷丝、凝固和后道处理，得到维纶。
本发明还提供了一种维纶，由上述技术方案所述的制备方法制得。
本发明提供了一种维纶的制备方法，包括以下步骤：a)将聚乙烯醇溶液与改性溶液混合，得到混合乳液；b)将步骤a)得到的混合乳液进行电子束辐照，得到复合乳液；c)将步骤b)得到的复合乳液进行纺制，得到维纶。与现有技术相比，本发明提供的制备方法以聚乙烯醇溶液与改性溶液为主要原料，通过电子束辐照使上述原料进行接枝反应，实现聚乙烯醇与改性材料的内交联，从而从根本上改善维纶的性能，扩大维纶的应用领域；制备得到的维纶具有吸湿性小、易染色和耐热水性好的特点，且具有非常高的断裂强度。实验结果表明，本发明提供的制备方法得到的维纶吸湿性能够达到2.97％，易染色，耐热水性能够到达0.08％，并且断裂强度能够达到8.6cN/dtex。
另外，本发明提供的制备方法工艺简单、条件易控，并且能够减少或避免内交联作用的化学药品的使用，从而减少化学品的污染，同时降低成本，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种维纶的制备方法，包括以下步骤：
a)将聚乙烯醇溶液与改性溶液混合，得到混合乳液；
b)将步骤a)得到的混合乳液进行电子束辐照，得到复合乳液；
c)将步骤b)得到的复合乳液进行纺制，得到维纶。
本发明首先将聚乙烯醇溶液与改性溶液混合，得到混合乳液。在本发明中，所述聚乙烯醇溶液优选为在55℃～99℃下蒸煮成的聚乙烯醇水溶液，更优选为在90℃下蒸煮成的聚乙烯醇水溶液。本发明对所述聚乙烯醇的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。在本发明优选的实施例中，所述聚乙烯醇为市售1799型聚乙烯醇。
在本发明中，所述聚乙烯醇溶液的质量浓度优选为4％～20％，更优选为10％～18％。在本发明优选的实施例中，所述聚乙烯醇溶液的质量浓度为15％。
在本发明中，所述改性溶液优选包括以下组分：
烯丙基类单体1重量份～20重量份；
水性聚氨酯乳液1重量份～50重量份；
硅丙胶乳液0～5重量份；
聚氧乙烯类化合物0～5重量份；
聚酯乳液0重量份～5重量份；
更优选为：
烯丙基类单体1重量份～10重量份；
水性聚氨酯乳液10重量份～50重量份；
硅丙胶乳液0～2重量份；
聚氧乙烯类化合物0～2重量份；
聚酯乳液0重量份～2重量份；
更更优选为：
烯丙基类单体1重量份～5重量份；
水性聚氨酯乳液13重量份～30重量份；
硅丙胶乳液0～2重量份；
聚氧乙烯类化合物0～0.5重量份；
聚酯乳液0重量份～2重量份。
在本发明中，所述烯丙基类单体优选包括丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸酯类化合物、甲基丙烯酸酯类化合物、乙酸乙烯酯、苯乙烯、丙烯腈、丙烯酰胺、顺酐和琥珀酸酯中的一种或多种，更优选为丙烯酸酯类化合物。在本发明优选的实施例中，所述烯丙基类单体为质量比为1：1的丙烯酸乙酯和丙烯酸丁酯；在本发明另一个优选的实施例中，所述烯丙基类单体为丙烯酸正丁酯。本发明对所述烯丙基类单体的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的上述带有双键的单体的市售商品即可。在本发明中，所述改性溶液优选包括1重量份～20重量份的烯丙基类单体，更优选为1重量份～10重量份，更更优选为1重量份～5重量份。
在本发明中，所述水性聚氨酯乳液的质量分数优选为30％～40％，更优选为35％。本发明对所述水性聚氨酯乳液的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。在本发明中，所述改性溶液优选包括1重量份～50重量份的水性聚氨酯乳液，更优选为10重量份～50重量份，更更优选为13重量份～30重量份。
在本发明中，所述硅丙胶乳液优选为硅油类化合物的聚合乳液。在本发明中，所述硅油类化合物优选为甲基硅油、甲基乙氧基硅油、甲基乙烯基硅油、乙基硅油和甲基氟基硅油中的一种或多种，更优选为甲基乙烯基硅油。本发明对所述硅油类化合物的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。在本发明中，所述硅丙胶乳液的质量分数优选为30％～40％，更优选为35％。在本发明中，所述改性溶液优选包括0～5重量份的硅丙胶乳液，更优选为0～2重量份。
在本发明中，所述聚氧乙烯类化合物优选为聚氧乙稀和/或聚乙二醇，更优选为聚氧乙稀。本发明对所述聚氧乙烯类化合物的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。在本发明中，所述改性溶液优选包括0～5重量份的聚氧乙烯类化合物，更优选为0～2重量份，更更优选为0～0.5重量份。
在本发明中，所述聚酯乳液优选为苯二甲酸和乙二醇酯化聚合形成的乳液。本发明对所述聚酯乳液的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。在本发明中，所述聚酯乳液的质量分数优选为35％～45％，更优选为40％。在本发明中，所述改性溶液优选包括0～5重量份的聚酯乳液，更优选为0～2重量份。
在本发明中，所述改性溶液优选还包括聚乙烯吡咯烷酮类化合物、聚丙烯酸酯类乳液、聚乳酸乳液、聚碳酸酯乳液、植物纤维的二硫化碳溶液中的一种或多种，更优选为聚丙烯酸酯类乳液或植物纤维的二硫化碳溶液。
在本发明中，所述聚乙烯基吡咯烷酮类化合物优选包括市售的K30、K90等等；本发明对此没有特殊限制。在本发明中，所述改性溶液优选包括0～5重量份的聚乙烯吡咯烷酮类化合物，更优选为0～2重量份。
在本发明中，所述聚丙烯酸酯类乳液优选为丙烯酸酯类化合物的聚合乳液。在本发明中，所述丙烯酸酯类化合物优选为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸异辛酯中的一种或多种，更优选为丙烯酸乙酯和/或丙烯酸丁酯。本发明对所述丙烯酸酯类化合物的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。在本发明中，所述改性溶液优选包括0～5重量份的聚丙烯酸酯类乳液，更优选为0～2重量份。
在本发明中，所述植物纤维的二硫化碳溶液优选为木纤维的二硫化碳的溶解液或竹纤维的二硫化碳的溶解液；本发明对此没有特殊限制。在本发明中，所述改性溶液优选包括0～5重量份的植物纤维的二硫化碳溶液，更优选为0～2重量份。
在本发明中，所述改性溶液优选还包括助剂；所述助剂包括但不限于敏化剂(TAIC、TAC、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯等)、硼酸及其盐类、乳化剂等。本发明通过后续电子束辐照的过程，能够促进所述混合乳液中各组分的接枝交联，从而能够减少或避免助剂及内交联作用的化学药品的使用，从而减少化学品的污染。
在本发明中，所述聚乙烯醇溶液与改性溶液的质量比优选为100：(0.1～99)，更优选为100：(2～85)，更更优选为100：(11～66)。
本发明对所述混合的方式没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的机械搅拌或人工搅拌的技术方案均可，目的得到混合均匀的混合乳液。
得到所述混合乳液后，本发明将得到的混合乳液进行电子束辐照，得到复合乳液。本发明对所述电子束辐照的设备没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的高能电子加速器，包括2Me、3Me、5Me、10Me等。在本发明优选的实施例中，所述电子束辐照的设备为10Me的电子加速器。
在本发明中，所述电子束辐照的过程优选具体为：
将得到的混合乳液厚度控制在1cm～4cm，进行电子束辐照，得到均质糊料；
更优选为：
将得到的混合乳液厚度控制在2cm～3cm，进行电子束辐照，得到均质糊料。本发明将所述混合乳液的厚度控制上上述范围内，有利于提高成品质量及产量。
在本发明中，所述电子束辐照的剂量优选为0.1kGy～50kGy，更优选为10kGy～28kGy。本发明对所述电子束辐照的次数没有特殊限制，采用一次或多次均可，保证所述电子束辐照的总剂量满足上述要求即可。
在本发明中，所述混合乳液经电子束辐照后，料液仍然能够保持合适的流体粘度，但是物料中的成分发生了很大的变化，长短不一的链状结构交联成为不规则的树枝状结构，流体的粘度有所增加，整体的分子量增加明显，聚乙烯醇及各组分形成不规则的接枝态，使得聚乙烯醇的性能获得了相应的改善。
本发明通过电子束辐照使所述混合乳液中的聚乙烯醇与其他性能的单体及聚合物等改性材料进行接枝反应，实现聚乙烯醇与改性材料的内交联，从而从根本上改善维纶的性能，赋予其更好的性能，扩大维纶的应用领域；并且，采用上述电子束辐照的过程，还能够增强内交联，从而增加产品的断裂强度。
得到所述复合乳液后，本发明将得到的复合乳液进行纺制，得到维纶。在本发明中，所述纺制的过程优选具体为：
将得到的复合乳液加热至70℃～80℃，再依次经喷丝、凝固和后道处理，得到维纶；
更优选为：
将得到的复合乳液加热至75℃，再依次经喷丝、凝固和后道处理，得到维纶。本发明将上述复合乳液进行加热处理，能够进一步提高电子束辐照后的物料(复合乳液)的性状稳定性，有利于提高最终产品的性能稳定性。
本发明对所述喷丝、凝固和后道处理的过程没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的用于制备维纶的喷丝、凝固和后道处理的技术方案即可。
本发明提供的制备方法工艺简单、条件易控，并且能够减少或避免内交联作用的化学药品的使用，从而减少化学品的污染，同时降低成本，具有广阔的应用前景。
本发明还提供了一种维纶，由上述技术方案所述的制备方法制得。
本发明提供的制备方法以聚乙烯醇溶液与改性溶液为主要原料，通过电子束辐照使上述原料进行接枝反应，实现聚乙烯醇与改性材料的内交联，从而从根本上改善维纶的性能，扩大维纶的应用领域；制备得到的维纶在保持原有优点的基础上，具有柔软、吸湿性小、易染色和耐热水性好的特点，且具有非常高的断裂强度。
本发明提供了一种维纶的制备方法，包括以下步骤：a)将聚乙烯醇溶液与改性溶液混合，得到混合乳液；b)将步骤a)得到的混合乳液进行电子束辐照，得到复合乳液；c)将步骤b)得到的复合乳液进行纺制，得到维纶。与现有技术相比，本发明提供的制备方法以聚乙烯醇溶液与改性溶液为主要原料，通过电子束辐照使上述原料进行接枝反应，实现聚乙烯醇与改性材料的内交联，从而从根本上改善维纶的性能，扩大维纶的应用领域；制备得到的维纶具有吸湿性小、易染色和耐热水性好的特点，且具有非常高的断裂强度。实验结果表明，本发明提供的制备方法得到的维纶吸湿性能够达到2.97％，易染色，耐热水性能够到达0.08％，并且断裂强度能够达到8.6cN/dtex。
另外，本发明提供的制备方法工艺简单、条件易控，并且能够减少或避免内交联作用的化学药品的使用，从而减少化学品的污染，同时降低成本，具有广阔的应用前景。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细地描述。本发明以下实施例所用的原料均为市售商品。
实施例1
(1)将1799型聚乙烯醇在90℃下蒸煮成质量浓度为15％的聚乙烯醇溶液100kg，冷却至室温后备用；
(2)将1kg丙烯酸乙酯、1kg丙烯酸正丁酯和15kg质量浓度为35％的水性聚氨酯乳液混合，得到改性溶液；
(3)将步骤(1)得到的聚乙烯醇溶液和步骤(2)得到的改性溶液混合搅拌均匀，得到混合乳液。
(4)将步骤(3)得到的混合乳液厚度控制在2cm～3cm，进行电子束辐照10kGy，得到复合乳液；
(5)将步骤(4)得到的复合乳液加热至75℃，再依次经喷丝、凝固和后道处理，得到维纶。
实施例2
(1)将1799型聚乙烯醇在90℃下蒸煮成质量浓度为15％的聚乙烯醇溶液100kg，冷却至室温后备用；
(2)将1kg质量浓度为35％的硅丙胶乳液、1kg丙烯酸正丁酯和13kg质量浓度为35％的水性聚氨酯乳液混合，得到改性溶液；
(3)将步骤(1)得到的聚乙烯醇溶液和步骤(2)得到的改性溶液混合搅拌均匀，得到混合乳液。
(4)将步骤(3)得到的混合乳液厚度控制在2cm～3cm，进行电子束辐照12kGy，得到复合乳液；
(5)将步骤(4)得到的复合乳液加热至75℃，再依次经喷丝、凝固和后道处理，得到维纶。
实施例3
(1)将1799型聚乙烯醇在90℃下蒸煮成质量浓度为15％的聚乙烯醇溶液100kg，冷却至室温后备用；
(2)将0.2kg聚氧乙烯、1kg质量浓度为35％的硅丙胶乳液、1kg丙烯酸正丁酯和13kg质量浓度为35％的水性聚氨酯乳液混合，得到改性溶液；
(3)将步骤(1)得到的聚乙烯醇溶液和步骤(2)得到的改性溶液混合搅拌均匀，得到混合乳液。
(4)将步骤(3)得到的混合乳液厚度控制在2cm～3cm，进行电子束辐照25kGy，得到复合乳液；
(5)将步骤(4)得到的复合乳液加热至75℃，再依次经喷丝、凝固和后道处理，得到维纶。
实施例4
(1)将1799型聚乙烯醇在90℃下蒸煮成质量浓度为15％的聚乙烯醇溶液100kg，冷却至室温后备用；
(2)将1kg质量浓度为40％的聚酯乳液、0.2kg聚氧乙烯、1kg质量浓度为35％的硅丙胶乳液、1kg丙烯酸正丁酯和13kg质量浓度为35％的水性聚氨酯乳液混合，得到改性溶液；
(3)将步骤(1)得到的聚乙烯醇溶液和步骤(2)得到的改性溶液混合搅拌均匀，得到混合乳液。
(4)将步骤(3)得到的混合乳液厚度控制在2cm～3cm，进行电子束辐照25kGy，得到复合乳液；
(5)将步骤(4)得到的复合乳液加热至75℃，再依次经喷丝、凝固和后道处理，得到维纶。
实施例5
(1)将1799型聚乙烯醇在90℃下蒸煮成质量浓度为15％的聚乙烯醇溶液100kg，冷却至室温后备用；
(2)将0.1kg聚乙烯吡咯烷酮、1kg丙烯腈和13kg质量浓度为35％的水性聚氨酯乳液混合，得到改性溶液；
(3)将步骤(1)得到的聚乙烯醇溶液和步骤(2)得到的改性溶液混合搅拌均匀，得到混合乳液。
(4)将步骤(3)得到的混合乳液厚度控制在2cm～3cm，进行电子束辐照28kGy，得到复合乳液；
(5)将步骤(4)得到的复合乳液加热至75℃，再依次经喷丝、凝固和后道处理，得到维纶。
对本发明实施例1～5提供的维纶的各项性能进行测试，测试结果参见表1所示。
表1本发明实施例1～5提供的维纶的各项性能数据
由表1可知，本发明实施例1～5提供的维纶具有吸湿性小、易染色和耐热水性好的特点，并且，具有非常高的断裂强度。
所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种维纶的制备方法，包括以下步骤：
a)将聚乙烯醇溶液与改性溶液混合，得到混合乳液；
b)将步骤a)得到的混合乳液进行电子束辐照，得到复合乳液；
c)将步骤b)得到的复合乳液进行纺制，得到维纶。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中所述聚乙烯醇溶液为在55℃～99℃下蒸煮成的聚乙烯醇水溶液；
所述聚乙烯醇溶液的质量浓度为4％～20％。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中所述改性溶液包括以下组分：
烯丙基类单体1重量份～20重量份；
水性聚氨酯乳液1重量份～50重量份；
硅丙胶乳液0～5重量份；
聚氧乙烯类化合物0～5重量份；
聚酯乳液0重量份～5重量份。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述烯丙基类单体包括丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸酯类化合物、甲基丙烯酸酯类化合物、乙酸乙烯、苯乙烯、丙烯腈、丙烯酰胺、顺酐和琥珀酸酯中的一种或多种。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述水性聚氨酯乳液的质量分数为30％～40％。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述硅丙胶乳液为丙烯酸酯类化合物与硅油类化合物的聚合乳液；
所述硅丙胶乳液的质量分数为30％～40％。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中所述聚乙烯醇溶液与改性溶液的质量比为100：(0.1～99)。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤b)中所述电子束辐照的剂量为0.1kGy～50kGy。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤c)中所述纺制的过程具体为：
将得到的复合乳液加热至70℃～80℃，再依次经喷丝、凝固和后道处理，得到维纶。
10.一种维纶，其特征在于，由权利要求1～9任一项所述的制备方法制得。
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