CN110952224A - 一种改性聚乙烯醇纤维复合材料及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改性聚乙烯醇纤维复合材料及其制备方法与应用。该方法通过在聚乙烯醇纺丝过程中完成对纤维的改性，这种改性后的聚乙烯醇纤维适合多种无纺布制备工艺。用于纤维改性的改性剂，按重量份数计，包括如下组分：聚乙烯醇100；复合改性剂50‑100；白炭黑1‑5；烷基糖苷5‑10；热稳定剂0.5‑1.5；水800‑1000。经以上工艺和方法制备的的无纺布能实现优良的热封性能，并能提高其机械物理性能，同时其手感和吸水性能也得到改善。

Description

一种改性聚乙烯醇纤维复合材料及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及纤维改性和复合材料制备领域，具体涉及一种改性聚乙烯醇纤维复合材料及其制备方法与应用。
背景技术
聚乙烯醇(PVA)作为一种环境友好型材料，近年来在许多领域得到了快速发展和应用。聚乙烯醇(PVA)材料有着丰富的原料来源和较为成熟的生产工艺，尤其在纤维的生产和应用领域，以聚乙烯醇为主要原料而生产的维尼纶纤维，成熟的生产工艺都是采取湿法纺丝即水溶液纺丝法进行，而聚乙烯醇无纺布的制备则是在生产维尼纶前段工序中，聚乙烯醇(PVA)经湿纺凝固浴成型后的聚乙烯醇纤维，不继续经缩醛处理而直接用于生产聚乙烯醇无纺布，也是近年得到了快速发展和应用的领域。由于聚乙烯醇无纺布具有水溶性和环境友好的属性，在许多领域开始取代以塑料合成树脂为原料制造的无纺布，如制鞋、制革、床垫、子母被、装饰、化工、印刷、汽车、建材，家具等行业，及服装衬布，医疗卫生一次性手术衣，口罩，帽，床单，酒店一次性台布，美容，桑拿乃至当今时尚的礼品袋，精品袋，购物袋，广告袋等等。特别是一次性使用的应用领域，可以完全取代传统的塑料合成树脂无纺布，而使产品更具有环保性。
由聚乙烯醇纤维的制备技术和工艺可知，聚乙烯醇溶液经湿法纺丝，所得初生纤维在碱性凝固浴中凝固，经中和、水洗和多段高倍拉伸和热处理后成纤，得到具有优异机械性能的聚乙烯醇纤维，不但强度高，模量高，而且纤维的分散性也非常好。采用此纤维可生产出各种规格的聚乙烯醇无纺布。
众所周知，由于聚乙烯醇熔点高达220-230℃，而在受热条件下，聚乙烯醇于180℃就开始出现不稳定和分解，随着温度的继续上升不但分解加剧，而且伴随着交联产生；所以，纯的聚乙烯醇在一般情况下是不具有热塑性加工成型属性的，所以，目前条件下，纯的聚乙烯醇材料不可能像一般热塑性塑料聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚酯(PET)、尼龙(PA)等一样通过其具有的热塑性实现熔融纺丝(Melt spinning)：即熔融挤出纺丝(Meltextruded fabric)、熔喷纺丝(Melt blown spinning)、和熔融纺粘(Melt spunbond)等方法来制备聚乙烯醇纤维和无纺布织物；就是经过湿法(溶液纺丝)纺丝的聚乙烯醇纤维也不具备热塑性，所以由湿法纺丝的聚乙烯醇纤维生产的聚乙烯醇无纺布也完全不具备热塑热封性能；这是聚乙烯醇纤维和无纺布最大的缺陷之一，即不能像其他常用的热塑性塑料合成树脂所制备的无纺布那样具有优良的热封性能，使其在应用领域受到一定的限制，如无纺布的后期制品加工：封边、封口、制袋等等，只能进行传统的人工缝合而不是由自动化热封制袋加工机械的工艺实现。这样就导致了加工效率低下、成本剧增。
为了解决上述聚乙烯醇无纺布不具备热塑性的缺陷，近年来也有通过对聚乙烯醇无纺布成型后的后加工改性处理而获得热塑性，使之能适用于通过热封、超声波焊接等方法封边、封口、制袋等等性能，如专利CN108221386A、CN109295726A、CN109371681A等是通过对聚乙烯醇无纺布的第二次加工改性，即后期浸轧整理而获得热塑性；专利CN108729246A同样也是通过对成型后的聚乙烯醇无纺布进行第二次加工，即通过涂覆复合的方式获得聚乙烯醇无纺布的热封性能。但以上的方法均是需要二次加工的，无法直接获得改性聚乙烯醇纤维复合材料。
发明内容
本发明的目的在于针对现有材料和技术的不足，提供了一种改性聚乙烯醇纤维复合材料及其制备方法与应用。
本发明提供的改性聚乙烯醇纤维复合材料的制备方法，包括：先使用改性剂对聚乙烯醇纤维进行前期改性处理，得到改性后的聚乙烯醇纤维；然后再将改性后的聚乙烯醇纤维制备成聚乙烯醇无纺布。本发明是通过在聚乙烯醇纤维生产即湿法纺丝过程中直接对纤维进行改性处理，使后期生产的聚乙烯醇无纺布获得优异的热塑、热封性能。
为了实现本发明的目的，在制备聚乙烯醇无纺布前，必须对聚乙烯醇纤维进行前期的改性处理。其处理方法是指聚乙烯醇在纺丝后进行的改性处理；在生产短纤维的工艺过程中(如图1)，卷绕、切断后的聚乙烯醇纤维短纤维进入改性剂浸轧，然后经过轧干后，进入热风卷曲、干燥、开松，最后成为改性聚乙烯醇纤维短纤维。
这种改性聚乙烯醇纤维复合材料以产品形式出现时统称为聚乙烯醇无纺布材料；本发明制备的无纺布不但适用于自动化机械制造各类超声波焊接封口、封边、制袋等各类产品；而且具有较快的吸水速度和较高的吸水倍率。
本发明提供的一种改性聚乙烯醇纤维复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)在生产聚乙烯醇短纤维的工艺过程中，聚乙烯醇纤维完成卷绕、切断工序后，在搅拌状态下使用改性液对聚乙烯醇纤维进行改性浸轧处理，轧干，得到轧干后的纤维，然后进行热风卷曲处理，干燥，开松，打包得到改性后的聚乙烯醇纤维；
(2)将步骤(1)所述改性后的聚乙烯醇纤维制备成聚乙烯醇无纺布，即所述改性聚乙烯醇纤维复合材料。
步骤(1)的聚乙烯醇纤维改性可参照图1所示。
进一步地，步骤(1)所述改性液的制备包括：将聚乙烯醇、复合改性剂、白炭黑、烷基糖苷、热稳定剂及水在带有搅拌和加热装置的溶解容器中混合，在搅拌状态下进行加热溶解处理，确保聚乙烯醇完全溶解，然后保温进行均化处理，冷却至室温，出料备用，得到所述改性液。
进一步地，所述改性液，按重量份数计，包括如下组分：
Figure BDA0002272099400000041
进一步地，所述在搅拌状态下的搅拌速率为60-120转/分；所述加热溶解处理的温度为95-100℃，加热溶解处理的时间为2-4小时；所述均化处理的温度为恒温90℃，均化处理的时间为0.5-1小时。
进一步地，所述聚乙烯醇的醇解度为85％-99％；所述聚乙烯醇的聚合度为300-2600；所述聚乙烯醇的型号为PVA-0385、PVA-0585、PVA-1085、PVA-1385、PVA-1585、PVA-1785、PVA-2085、PVA-2285、PVA-2485、PVA-0395、PVA-0595、PVA-1095、PVA-1395、PVA-1595、PVA-1795、PVA-2095、PVA-2295、PVA-2495、PVA-2695、PVA-0388、PVA-0588、PVA-1088、PVA-1388、PVA-1588、PVA-1788、PVA-2088、PVA-2288、PVA-2488、PVA-0399、PVA-0599、PVA-1099、PVA-1399、PVA-1599、PVA-1799、PVA-2099、PVA-2299及PVA-2499等中的一种或一种以上；所述聚乙烯醇具有水溶性。
进一步地，所述复合改性剂是由聚氧化乙烯(PEO)和多元醇及明胶复配组成；所述聚氧化乙烯为热塑性改性剂，所述多元醇为溶液稳定剂，所述明胶为加工改性剂；所述聚氧化乙烯、多元醇及明胶的质量比为10：85：5；所述复合改性剂按上述原料和比例由广州万容材料科技有限公司经过复配加工而生产的；所述复合改性剂为广州万容材料科技有限公司生产的PEO-E02S、PEO-E03P、PEO-P02S、PEO-P0303、PEO-B02S等中的一种。
进一步地，所述聚氧化乙烯(PEO)是一种具有良好热塑性的水溶性高分子，通过与聚乙烯醇纤维复合改性后，可以改善聚乙烯醇纤维的热塑性。所述聚氧化乙烯(PEO)的分子量为1×105-1×106；所述聚氧化乙烯(PEO)为美国联合碳化物公司生产的WSR-N-10、WSR-N-80、WSR-N-750、WSR-N-3000、WSR-N-12k、WSR-205、WSR-N-1105等中的一种。
进一步地，所述多元醇为溶液稳定剂；所述多元醇为分子中含有二个或二个以上羟基的醇类，其通式为CnH2n+2-x(OH)x，x≥3；所述多元醇为丙三醇、丙二醇、乙二醇、季戊四醇、聚乙二醇、聚丙二醇、三羟甲基乙烷、木糖醇及山梨醇等中的一种；所述多元醇一方面用作聚氧化乙烯(PEO)的粘度稳定剂，另一方面同时可以作为聚乙烯醇的增塑剂；通过对聚乙烯醇的增塑，也可以大幅改善聚乙烯醇纤维的热塑性能。
进一步地，所述明胶是一种与聚氧化乙烯(PEO)能形成有效缔合络合物的天然水溶性高分子，这种有效缔合络合物可以大幅改善机械强度和热塑性加工性能。
进一步地，所述白炭黑为气相白炭黑；所述白炭黑的目数≥8000目；其作用为改性剂液体的触变剂，保障改性剂液体在对聚乙烯醇纤维浸轧处理中的粘度稳定性。
进一步地，所述烷基糖苷(简称APG)为葡萄糖和脂肪醇合成的烷基糖苷；所述烷基糖苷为石家庄金莫尔化学品有限公司或上海发凯化工有限公司生产的APG0810、APG0814、APG1214、APG0816、APG1216及APG1618等中的一种；所述烷基糖苷是一种表面张力低、无浊点、HLB值可调、湿润力强、可生物降解的环保绿色表面活性剂。所述烷基糖苷的作用为增强改性剂对聚乙烯醇纤维的湿润和增溶，使改性剂可以快速渗透进入纤维结构而得到有效改性。
进一步地，所述热稳定剂为热氧稳定剂；所述热稳定剂为吩噻嗪、丁基羟基甲苯和丁基苯甲醚等中的一种。所述热稳定剂是保障在热加工过程中，使原料受热氧化而产生的降解降至最小。
进一步地，所述水为工业纯净水。
进一步地，步骤(1)所述在搅拌状态下改性浸轧处理的温度为45℃，改性浸轧处理的时间为10-15min；所述搅拌均是为了使原料之间充分混合，不用限制搅拌速度。
进一步地，所述聚乙烯醇纤维为1-2旦，6-78mm的短纤维；所述轧干后的纤维的含水率为50-60％；所述热风卷曲处理的温度为60-80℃；处理时间为3-5分钟；所述干燥为六段控温干燥，所述六段控温的温度为：80/100/100/120/150/120℃。
进一步地，步骤(2)中，将所述改性后的聚乙烯醇纤维制备成聚乙烯醇无纺布的工艺包括热轧法无纺布制备工艺(如图2所示)、针刺法无纺布制备工艺(如图3所示)及干法无纺布制备工艺(即气流铺网法无纺布制备工艺，如图4所示)中的一种以上。
进一步地，所述热轧法无纺布制备工艺(如图2所示)，包括：将改性后的聚乙烯醇纤维经开松、梳理、机械铺网后直接进入热轧复合成布，然后经过压光/压花后；收卷即为本发明制备的改性聚乙烯醇无纺布成品(改性聚乙烯醇纤维复合材料)。
进一步地，所述针刺法无纺布制备工艺(如图3所示)，包括：将改性后的聚乙烯醇纤维经开松、梳理、机械(或气流)铺网后进入预针刺，主针刺成布，而后送入定型区进行定型处理，进入压光/压花；冷却辊冷却定型、展平收卷即为本发明制备的改性聚乙烯醇无纺布成品(改性聚乙烯醇纤维复合材料)。
进一步地，所述干法无纺布制备工艺(气流铺网法无纺布制备工艺，如图4所示)，包括：将改性后的聚乙烯醇纤维经开松、梳理、精梳理后，经气流输送和气流铺网、成形；然后进行热轧成布成型，经过压光/压花整理后收卷即为本发明制备的改性聚乙烯醇无纺布成品(改性聚乙烯醇纤维复合材料)。
本发明提供一种由上述的制备方法制得的改性聚乙烯醇纤维复合材料，其克重GSM为12-100克/m2。
本发明提供的改性聚乙烯醇纤维复合材料能够应用在自动化机械制造的各类超声波焊接封口、封边、制袋的各类产品中。
本发明针对现有的聚乙烯醇无纺布的缺陷，通过对聚乙烯醇纤维的前期改性处理，适合多种成熟工艺制备聚乙烯醇无纺布，可实现聚乙烯醇无纺布的可热封性，使其能像传统的热塑性塑料合成树脂无纺布那样可以在自动化热封加工机械的工艺上实现封边、封口、制袋等二次加工制品，从而大幅提高其加工效率，降低成本。
本发明制备的改性聚乙烯醇纤维复合材料(无纺布)的应用领域：可涵盖和替代传统的无纺布及纺织布料所制备的工业、民用制品领域，包括制鞋、制革、床垫、子母被、装饰、化工、印刷、汽车、建材及家具等行业等；如无纺布和纺织布料用于制造的服装衬布、医疗卫生一次性手术衣、口罩、帽、床单、酒店一次性台布、美容桑拿乃至当今时尚的礼品袋、精品袋、购物袋及广告袋等，特别是一次性使用的制品领域，各类购物袋、快消品包装领域、外卖包装等，聚乙烯醇无纺布可以完全涵盖和替代这些传统的塑料合成树脂无纺布和纺织布应用领域，而使产品更具有环保性。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：
(1)本发明方法制备的改性聚乙烯醇纤维复合材料(无纺布)，具备优良的热封性能，利于实现自动化机械的封边、封口和连续制袋等工艺，从而大幅提高制品加工的效率和降低成本；
(2)本发明方法制备的改性聚乙烯醇纤维复合材料(无纺布)，其纤维结点更牢固，从而使其机械性能得到进一步提高；
(3)本发明方法制备的改性聚乙烯醇纤维复合材料(无纺布)的断裂伸长率得到提高，从而使无纺布更柔软更舒适和手感更好。
(4)与传统工艺生产的聚乙烯醇无纺布对比，本发明制备的改性聚乙烯醇纤维复合材料(无纺布)，具有更均匀、更平整的特征，更适合自动化的机械高速制备各类制品。
(5)本发明提供的改性聚乙烯醇纤维复合材料的制备方法，使聚乙烯醇纤维的水溶性温度得到降低，由原来需要95℃高温水溶的纤维，能实现80-90℃在水中溶解。
附图说明
图1为实施例中聚乙烯醇纺丝纤维改性的工艺流程图；
图2为改性后的聚乙烯醇纤维的热轧法无纺布制备工艺流程图；
图3为改性后的聚乙烯醇纤维的针刺法无纺布制备工艺流程图；
图4为改性后的聚乙烯醇纤维的干法无纺布制备工艺流程图。
具体实施方式
以下结合附图和实例对本发明的具体实施作进一步说明，但本发明的实施和保护不限于此。需指出的是，以下若有未特别详细说明之过程，均是本领域技术人员可参照现有技术实现或理解的。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，视为可以通过市售购买得到的常规产品。
以下实施例及对比例所用到的重量(质量)份数，作为举例，重量单位可以为克、千克等，也可以是本领域常用的任意其他用量。
以下实施例中，所使用的复合改性剂是热塑性改性剂聚氧化乙烯(PEO)和水溶性稳定剂多元醇、及加工改性剂明胶复配组成，由广州万容材料科技有限公司经过复配加工而生产的，具体牌号包括PEO-E02S、PEO-E03P、PEO-P02S、PEO-P0303、PEO-B02S中的一种。
所使用的烷基糖苷是指用葡萄糖和脂肪醇合成的烷基糖苷(简称APG)，是一种表面张力低、无浊点、HLB值可调、湿润力强、可生物降解的环保绿色表面活性剂；其作用为增强改性剂对聚乙烯醇纤维的湿润和增溶，使改性剂可以快速渗透进入纤维结构而得到有效改性。包括由石家庄金莫尔化学品有限公司、或上海发凯化工有限公司生产的APG0810、APG0814、APG1214、APG0816、APG1216、APG1618中的一种。
所使用的热稳定剂包括吩噻嗪、丁基羟基甲苯、和丁基苯甲醚中的一种。
所使用的气相白炭黑目数≥8000目。
实施例1
改性聚乙烯醇纤维复合材料(无纺布)的制备，包括如下步骤：
①用于聚乙烯醇纤维改性的改性剂制备：
按重量份数计，包括如下组分：
Figure BDA0002272099400000101
上述各组份分别计量后，分别加入到带有搅拌和加热装置的溶解容器中，启动搅拌，搅拌速率为60转/分，并开始加热升温，升温至95℃的温度区间，在此温度区间下保持2小时，保证聚乙烯醇完全溶解，降温至90℃保温0.5小时进行均化处理，而后冷却至室温下出料备用，得到聚乙烯醇纤维的改性剂。
②使用步骤①所制备的改性剂在聚乙烯醇纤维纺丝过程中对聚乙烯醇纤维进行处理成纤，该工艺流程如图1所示。
在聚乙烯醇短纤维生产的工艺过程中(如图1)，至卷绕、切断后的聚乙烯醇纤维短纤维进入改性剂池，搅拌状态下使用改性液对聚乙烯醇纤维进行改性浸轧处理，所述改性浸轧处理的温度为45℃，所述改性浸轧处理的时间为10min，轧干，得到轧干后的纤维，所述轧干后的纤维的水分含量为50％，进入热风卷曲处理，所述热风卷曲处理的温度为60℃、处理时间为3分钟，干燥，所述干燥为六段控温干燥，所述六段控温的温度为：80/100/100/120/150/120℃、开松，最后为改性聚乙烯醇纤维短纤维成品。
③改性聚乙烯醇纤维复合材料(无纺布)的制备
使用热轧法无纺布制备工艺(图2)和方法：将上述改性聚乙烯醇纤维短纤维经开松、梳理、机械铺网后直接进入热轧复合成布，然后经过压光/压花后；收卷即为本发明制备的改性聚乙烯醇无纺布成品。
实施例1中制备的改性聚乙烯醇纤维无纺布技术参数为：改性聚乙烯醇纤维为1旦，78mm的短纤维；克重GSM＝12克/m2。
上述实施例1制备的聚乙烯醇无纺布技术指标如表1所示。
表1
Figure BDA0002272099400000111
注：空白样为同等GSM无改性的聚乙烯醇无纺布，下同。
吸水倍率测试方法：常温下，计量干重(克)后的样品(5*5cm)置于水中浸泡10分钟，取出样品悬挂至无水滴落，称重计算而得：
(浸泡后样品重量-干重)/干重*100％(下同)
由以上数据可知，实施例1制备的聚乙烯醇无纺布，不但机械力学性能优于空白样，而且具有更低的水溶温度。相同时间条件下，实施例1在80℃水温下可以完全溶解；空白样则需95℃水温才可以实现完全溶解；与空白样对比吸水倍率也大幅提高。
实施例2
改性聚乙烯醇纤维复合材料(无纺布)的制备，包括如下步骤：
①用于聚乙烯醇纤维改性的改性剂制备：
按重量份数计，包括如下组分：
Figure BDA0002272099400000121
上述各组份分别计量后，分别加入到带有搅拌和加热装置的溶解容器中，启动搅拌，搅拌速率为120转/分，并开始加热升温，升温至100℃的温度区间，在此温度区间下保持4小时，保证聚乙烯醇完全溶解，降温至90℃保温1.0小时进行均化处理，而后冷却至室温下出料备用，得到聚乙烯醇纤维的改性剂。
②使用步骤①所制备的改性剂在聚乙烯醇纤维纺丝过程中对聚乙烯醇纤维进行处理成纤，该工艺流程如图1所示。
在聚乙烯醇短纤维生产的工艺过程中(如图1)，至卷绕、切断后的聚乙烯醇纤维短纤维进入改性剂池，搅拌状态下使用改性液对聚乙烯醇纤维进行改性浸轧处理，所述改性浸轧处理的温度为为恒温45℃，所述改性浸轧处理的时间为15min，轧干，得到轧干后的纤维，所述轧干后的纤维的水分含量为60％，进入热风卷曲处理，所述热风卷曲处理的温度为80℃、处理时间为5分钟，干燥，所述干燥为六段控温干燥，所述六段控温的温度为：80/100/100/120/150/120℃、开松，最后为改性聚乙烯醇纤维短纤维成品。
③改性聚乙烯醇纤维复合材料(无纺布)的制备
使用针刺法无纺布制备工艺和方法(图3)和方法：将上述改性聚乙烯醇纤维短纤维经开松、梳理、机械(或气流)铺网后进入预针刺，主针刺成布，而后送入定型区进行定型处理，进入压光/压花；冷却辊冷却定型、展平收卷即为本发明制备的改性聚乙烯醇无纺布成品。
实施例2中制备的改性聚乙烯醇纤维无纺布技术参数为：聚乙烯醇纤维原料为2旦，58mm的短纤维；克重GSM＝100克/m2。
上述实施例2制备的聚乙烯醇无纺布技术指标如表2所示。
表2
Figure BDA0002272099400000131
Figure BDA0002272099400000141
由以上数据可知，实施例2制备的聚乙烯醇无纺布，不但机械力学性能优于空白样，同时具备优异的热封性能；而且具有更低的水溶温度。相同时间条件下，实施例2在90℃水温下可以完全溶解；空白样则需95℃以上水温才可以实现完全溶解；与空白样对比吸水倍率也大幅提高。
实施例3
改性聚乙烯醇纤维复合材料(无纺布)的制备，包括如下步骤：
①用于聚乙烯醇纤维改性的改性剂制备：
按重量份数计，包括如下组分：
Figure BDA0002272099400000142
上述各组份分别计量后，分别加入到带有搅拌和加热装置的溶解容器中，启动搅拌，搅拌速率为100转/分，并开始加热升温，升温至98℃的温度区间，在此温度区间下保持3小时，保证聚乙烯醇完全溶解，降温至90℃保温0.6小时进行均化处理，而后冷却至室温下出料备用，得到聚乙烯醇纤维改性剂。
②使用步骤①所制备的改性剂在聚乙烯醇纤维纺丝过程中对聚乙烯醇纤维进行处理成纤，该工艺流程如图1所示。
在聚乙烯醇短纤维生产的工艺过程中(如图1)，至卷绕、切断后的聚乙烯醇纤维短纤维进入改性剂池，搅拌状态下使用改性液对聚乙烯醇纤维进行改性浸轧处理，所述改性浸轧处理的温度为45℃，所述改性浸轧处理的时间为12min，轧干，得到轧干后的纤维，所述轧干后的纤维的水分含量为55％，进入热风卷曲处理，所述热风卷曲处理的温度为70℃、处理时间为4分钟，干燥，所述干燥为六段控温干燥，所述六段控温的温度为：80/100/100/120/150/120℃，开松，最后为改性聚乙烯醇纤维短纤维成品。
④改性聚乙烯醇纤维复合材料(无纺布)的制备
使用干法(气流铺网法)无纺布制备工艺(图4)和方法：将上述改性聚乙烯醇纤维短纤维经开松、梳理、精梳理后，经气流输送和气流铺网、成形；然后进行热轧成布成型，经过压光/压花整理后收卷即为本发明制备的改性聚乙烯醇无纺布成品。
实施例3中制备的改性聚乙烯醇纤维复合材料(无纺布)技术参数为：聚乙烯醇纤维原料为1.2旦，6mm的短纤维；克重GSM＝75克/m2。
上述实施例3制备的聚乙烯醇无纺布技术指标如表3所示。
表3
Figure BDA0002272099400000151
Figure BDA0002272099400000161
由以上数据可知，实施例3制备的聚乙烯醇无纺布，不但机械力学性能优于空白样，同时具备优异的热封性能；而且具有更低的水溶温度。相同时间条件下，实施例3在85℃水温下可以完全溶解；空白样则需95℃以上水温才可以实现完全溶解；与空白样对比吸水倍率也大幅提高。
实施例4
改性聚乙烯醇纤维复合材料(无纺布)的制备，包括如下步骤：
①用于聚乙烯醇纤维改性的改性剂制备：
按重量份数计，包括如下组分：
Figure BDA0002272099400000162
上述各组份分别计量后，分别加入到带有搅拌和加热装置的溶解容器中，启动搅拌，搅拌速率为100转/分，并开始加热升温，升温至98℃的温度区间，在此温度区间下保持3小时，保证聚乙烯醇完全溶解，降温至90℃保温0.6小时进行均化处理，而后冷却至室温下出料备用，得到聚乙烯醇纤维改性剂。
②使用步骤①所制备的改性剂在聚乙烯醇纤维纺丝过程中对聚乙烯醇纤维进行处理成纤，该工艺流程如图1所示。
在聚乙烯醇短纤维生产的工艺过程中(如图1)，至卷绕、切断后的聚乙烯醇纤维短纤维进入改性剂池，搅拌状态下使用改性液对聚乙烯醇纤维进行改性浸轧处理，所述改性浸轧处理的温度为45℃，所述改性浸轧处理的时间为13min，轧干，得到轧干后的纤维，所述轧干后的纤维的水分含量为53％，进入热风卷曲处理，所述热风卷曲处理的温度为75℃、处理时间为3分钟，干燥，所述干燥为六段控温干燥，所述六段控温的温度为：80/100/100/120/150/120℃，开松，最后为改性聚乙烯醇纤维短纤维成品。
③改性聚乙烯醇纤维复合材料(无纺布)的制备
使用干法(气流铺网法)无纺布制备工艺(图4)和方法：将上述改性聚乙烯醇纤维短纤维经开松、梳理、精梳理后，经气流输送和气流铺网、成形；然后进行热轧成布成型，经过压光/压花整理后收卷即为本发明制备的改性聚乙烯醇无纺布成品。
实施例4中制备的改性聚乙烯醇纤维复合材料(无纺布)技术参数为：聚乙烯醇纤维原料为1.5旦，10mm短纤维；克重GSM＝50克/m2。
上述实施例4制备的聚乙烯醇无纺布技术指标如表4所示。
表4
Figure BDA0002272099400000171
Figure BDA0002272099400000181
由以上数据可知，实施例4制备的聚乙烯醇无纺布，不但机械力学性能优于空白样，同时具备优异的热封性能；而且具有更低的水溶温度。相同时间条件下，实施例4在85℃水温下可以完全溶解；空白样则需95℃以上水温才可以实现完全溶解；与空白样对比吸水倍率也大幅提高。
实施例5
改性聚乙烯醇纤维复合材料(无纺布)的制备，包括如下步骤：
①用于聚乙烯醇纤维改性的改性剂制备：
按重量份数计，包括如下组分：
Figure BDA0002272099400000182
上述各组份分别计量后，分别加入到带有搅拌和加热装置的溶解容器中，启动搅拌，搅拌速率为80转/分，并开始加热升温，升温至96℃的温度区间，在此温度区间下保持3小时，保证聚乙烯醇完全溶解，降温至90℃保温1.0小时进行均化处理，而后冷却至室温下出料备用，得到聚乙烯醇纤维改性剂。
②使用步骤①所制备的改性剂在聚乙烯醇纤维纺丝过程中对聚乙烯醇纤维进行处理成纤，该工艺流程如图1所示。
在聚乙烯醇短纤维生产的工艺过程中(如图1)，至卷绕、切断后的聚乙烯醇纤维短纤维进入改性剂池，搅拌状态下使用改性液对聚乙烯醇纤维进行改性浸轧处理，所述改性浸轧处理的温度为45℃，所述改性浸轧处理的时间为15min，轧干，得到轧干后的纤维，所述轧干后的纤维的水分含量为58％，进入热风卷曲处理，所述热风卷曲处理的65℃、处理时间为5分钟，干燥，所述干燥为六段控温干燥，所述六段控温的温度为：80/100/100/120/150/120℃，开松，最后为改性聚乙烯醇纤维短纤维成品。
③改性聚乙烯醇纤维复合材料(无纺布)的制备：
使用针刺法无纺布制备工艺和方法(图3)和方法：将上述改性聚乙烯醇纤维短纤维经开松、梳理、机械(或气流)铺网后进入预针刺，主针刺成布，而后送入定型区进行定型处理，进入压光/压花；冷却辊冷却定型、展平收卷即为本发明制备的改性聚乙烯醇无纺布成品。
实施例5中制备的改性聚乙烯醇纤维无纺布技术参数为：聚乙烯醇纤维原料为1.0旦，68mm的短纤维；克重GSM＝30克/m2。
上述实施例5制备的聚乙烯醇无纺布技术指标如表5所示。
表5
Figure BDA0002272099400000191
Figure BDA0002272099400000201
由以上数据可知，实施例5制备的聚乙烯醇无纺布，不但机械力学性能优于空白样，同时具备优异的热封性能；而且具有更低的水溶温度。相同时间条件下，实施例5在86℃水温下可以完全溶解；空白样则需95℃以上水温才可以实现完全溶解；与空白样对比吸水倍率也大幅提高。
以上实施例仅为本发明较优的实施方式，仅用于解释本发明，而非限制本发明，本领域技术人员在未脱离本发明精神实质下所作的改变、替换、修饰等均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种改性聚乙烯醇纤维复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）在生产聚乙烯醇短纤维的工艺过程中，聚乙烯醇纤维完成卷绕、切断工序后，在搅拌状态下使用改性液对聚乙烯醇纤维进行改性浸轧处理，轧干，得到轧干后的纤维，然后进行热风卷曲处理，干燥，开松，打包得到改性后的聚乙烯醇纤维；
（2）将步骤（1）所述改性后的聚乙烯醇纤维制备成聚乙烯醇无纺布，即所述改性聚乙烯醇纤维复合材料。
2.根据权利要求1所述的改性聚乙烯醇纤维复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述改性液的制备包括： 将聚乙烯醇、复合改性剂、白炭黑、烷基糖苷、热稳定剂及水混合，在搅拌状态下进行加热溶解处理，然后保温进行均化处理，冷却至室温，出料备用，得到所述改性液。
3.根据权利要求2所述的改性聚乙烯醇纤维复合材料的制备方法，其特征在于，所述改性液，按重量份数计，包括如下组分：
聚乙烯醇 100份；
复合改性剂 50-100份；
白炭黑 1-5份；
烷基糖苷 5-10份；
热稳定剂 0.5-1.5份；
水 800-1000份。
4.根据权利要求2所述的改性聚乙烯醇纤维复合材料的制备方法，其特征在于，所述在搅拌状态下的搅拌速率为60-120转/分；所述加热溶解处理的温度为95-100℃，加热溶解处理的时间为2-4小时；所述均化处理的温度为90℃，均化处理的时间为0.5-1小时。
5.根据权利要求2所述的改性聚乙烯醇纤维复合材料的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯醇的醇解度为85%-99%；所述聚乙烯醇的聚合度为300-2600；所述聚乙烯醇的型号为PVA-0385、PVA-0585、PVA-1085、PVA-1385、PVA-1585、PVA-1785、PVA-2085、PVA-2285、PVA-2485、PVA-0395、PVA-0595、PVA-1095、PVA-1395、PVA-1595、PVA-1795、PVA-2095、PVA-2295、PVA-2495、PVA-2695、PVA-0388、PVA-0588、PVA-1088、PVA-1388、PVA-1588、PVA-1788、PVA-2088、PVA-2288、PVA-2488、PVA-0399、PVA-0599、PVA-1099、PVA-1399、PVA-1599、PVA-1799、PVA-2099、PVA-2299及PVA-2499中的一种或一种以上；所述复合改性剂是由聚氧化乙烯和多元醇及明胶复配组成；所述聚氧化乙烯为热塑性改性剂，所述多元醇为溶液稳定剂，所述明胶为加工改性剂；所述聚氧化乙烯、多元醇及明胶的质量比为10：85：5；所述复合改性剂为广州万容材料科技有限公司生产的PEO-E02S、PEO-E03P、PEO-P02S、PEO-P0303及PEO-B02S中的一种。
6.根据权利要求2所述的改性聚乙烯醇纤维复合材料的制备方法，其特征在于，所述白炭黑为气相白炭黑；所述白炭黑的目数≥8000目；所述烷基糖苷为葡萄糖和脂肪醇合成的烷基糖苷；所述烷基糖苷为石家庄金莫尔化学品有限公司或上海发凯化工有限公司生产的APG0810、APG0814、APG1214、APG0816、APG1216及APG1618中的一种；所述热稳定剂为热氧稳定剂；所述热稳定剂为吩噻嗪、丁基羟基甲苯和丁基苯甲醚中的一种。
7.根据权利要求1所述的改性聚乙烯醇纤维复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述在搅拌状态下改性浸轧处理的温度为45℃，改性浸轧处理的时间为10-15min；所述聚乙烯醇纤维为1-2旦，6-78mm的短纤维；所述轧干后的纤维的含水率为50-60%；所述热风卷曲处理的温度为60-80℃，热风卷曲处理时间为3-5分钟；所述干燥为六段控温干燥，所述六段控温的温度为：80/100/100/120/150/120℃。
8.根据权利要求1所述的改性聚乙烯醇纤维复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，将所述改性后的聚乙烯醇纤维制备成聚乙烯醇无纺布的工艺包括热轧法无纺布制备工艺、针刺法无纺布制备工艺及干法无纺布制备工艺中的一种以上。
9.一种由权利要求1-8任一项所述的制备方法制得的改性聚乙烯醇纤维复合材料，其特征在于，克重GSM为12-100克/m2。
10.权利要求9所述的改性聚乙烯醇纤维复合材料在自动化机械制造的各类超声波焊接封口、封边、制袋的各类产品中的应用。
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