CN111235663B - 一种具有高拉伸性能的聚乙烯醇纤维的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种具有高拉伸性能的聚乙烯醇纤维的制备方法，包括：步骤一，配制纺丝溶液‑喷丝‑凝固浴处理：将原料聚乙烯醇树脂、水、氧化物进行充分混合，形成纺丝溶液；再进行喷丝，喷出的纤维进入凝固浴溶液中进行凝固浴处理，获得初生纤维；步骤二，拉伸预处理：将初生纤维经过PVP水溶液预处理，再进行导丝盘拉伸，获得初拉伸纤维；步骤三，湿热拉伸：将初拉伸纤维进行湿热拉伸，获得再次拉伸纤维；步骤四，干热拉伸：将再次拉伸纤维进行干热拉伸处理，获得初成品纤维；步骤五，热处理：将初成品纤维进行热处理，获得聚乙烯醇纤维。通过本发明中的制备方法制备获得的聚乙烯醇纤维具有较高的取向度、拉伸性能和较好的断裂强度的优点。

Description

一种具有高拉伸性能的聚乙烯醇纤维的制备方法
技术领域
本发明涉及聚乙烯醇生产技术领域，更具体地说，它涉及一种具有高拉伸性能的聚乙烯醇纤维的制备方法。
背景技术
聚乙烯醇是一种带有仲羟基的线性高分子聚合物，其主链为C-C链结构，侧链上有大量羟基(约占38.6％)，使分子间相互作用力强，使链中键的离解能为250-314KJ/mol，机械破坏能为250KJ/mol，分子间相互作用能为38-42KJ/mol，内聚能密度高。且聚乙烯醇密度介于晶区和非晶区密度之间。
当聚乙烯醇的聚合度≥1700、醇解度≥99％时，一方面，聚乙烯醇的分子间氢键作用力强，结晶度高，其具有结晶的性能；同时，该种聚乙烯醇的聚合物分子链也部分处于卷绕和杂乱状态，部分聚合物分子链段可形成折叠链晶体，部分三维有序的结晶结构散插在杂乱卷绕的分子链形成的非晶区域内。聚乙烯醇纤维中的非晶态结构对其力学性能影响最大，这主要是因为纤维的力学破坏主要发生在非晶区。
拉伸可使聚乙烯醇纤维中的分子链段从折叠结构转变成直线结构，即将纤维中的非晶区的大分子拉伸形成直链结构。在拉伸过程中，也会使聚乙烯醇纤维形成较好的取向度。
然而，结晶度、取向度、拉伸性能无法达到良好的平衡，这是目前聚乙烯醇纤维生产过程中遇到的瓶颈问题。
聚乙烯醇纤维的断裂强力、断裂应力、断裂长度等力学性能很大程度上取决于聚乙烯醇纤维的取向度。而聚乙烯醇纤维的取向度是大分子或结晶沿纤维轴向/竖向取向的程度。
聚乙烯醇纤维的生产过程中，现有技术通常是溶有聚乙烯醇的纺丝原液经喷丝孔挤出而受到较强的剪切作用，使在喷丝板出口处的纺丝原液细流具有一定的取向结构。纺丝原液细流再进入凝固浴后进行凝固处理，形成初生纤维。
若对初生纤维进行干法拉伸，容易导致聚乙烯醇纤维中的结晶度增加，从而使氢键作用力增大，最终导致取向度差，即使分子链的取向性杂乱无章，虽然较易定型，但拉伸性能差；若对初生纤维进行湿法拉伸，虽然使聚乙烯醇纤维较易被拉伸，但由于聚乙烯醇纤维的亲水性能，容易在湿法拉伸过程中造成聚乙烯醇纤维的断裂。
若对初生纤维进行低温拉伸，若拉伸速度过慢，则无法达到纤维细度的要求；若拉伸速度过快，由于初生纤维内的分子排列杂乱无章，断裂强度较低，因此，较易使获得的聚乙烯醇纤维发生“断头”的现象。出现该现象的主要原因是：聚乙烯醇纤维在常温下拉伸时，一般只发生大分子链的链段取向。
若对初生纤维进行高温拉伸，则需要温度达到200-220℃的范围，在水温较高的条件下，聚乙烯醇容易发生溶解现象。
因此，一种能有效提升聚乙烯醇纤维的拉伸性能的制备方法具有广阔的市场前景。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种具有高拉伸性能的聚乙烯醇纤维的制备方法，其具有较高的拉伸性能和较好的断裂强度的优点。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种具有高拉伸性能的聚乙烯醇纤维的制备方法，包括如下步骤：
步骤一，配制纺丝溶液-喷丝-凝固浴处理：将原料聚乙烯醇树脂、水、氧化物进行充分混合，形成纺丝溶液；再进行喷丝，喷出的纤维进入凝固浴溶液中进行凝固浴处理，获得初生纤维；
步骤二，拉伸预处理：将初生纤维经过聚乙烯吡咯烷酮水溶液预处理，再进行导丝盘拉伸，获得初拉伸纤维；
步骤三，湿热拉伸：将初拉伸纤维进行湿热拉伸，获得再次拉伸纤维；
步骤四，干热拉伸：将再次拉伸纤维进行干热拉伸处理，获得初成品纤维；
步骤五，热处理：将初成品纤维进行热处理，获得聚乙烯醇纤维；
所述步骤一中的氧化物包括过氧化氢、过氧乙酸、重铬酸钠、铬酸、硝酸、高锰酸钾、过硫酸铵、次氯酸钠、过碳酸钠、过硼酸钠、过硼酸钾、氯化镁其中的一种或多种；
所述步骤一中的凝固浴溶液由硫酸钠、硫酸锌、醋酸、水组成。
通过采用上述技术方案，步骤一的作用，是将氧化物与聚乙烯醇水溶液一同进行充分混合，使形成的纺丝溶液具有较好的混合均匀性，从而使喷出的纤维具有较好的均匀性，喷出的纤维进入到凝固浴之后，且凝固浴中采用强电解质，可达到较为均匀且充分的脱水处理效果。
-CH2CH(OH)CH2CH(OH)CH2-+O2→CH3COOH+CH3CHO+CH3CH＝CHCHO+H2O。
与此同时，通过聚乙烯醇与氧化物的反应，会形成乙酸、乙醚等成分，由于这些成分跟聚乙烯醇相比，羟基数量明显减少，因此，形成的反应产物具有良好的稳定性，从而也使纺丝溶液在纺丝之前具有较好的稳定性。步骤二中，在初生纤维进入聚乙烯吡咯烷酮水溶液的过程中，由于聚乙烯吡咯烷酮具有较好的亲水性和亲油性，使初生纤维表面的取向度得到提高，并且有利于提高步骤二中所获得的初拉伸纤维的拉伸强度，使初生纤维不易断裂。
经过拉伸的处理获得的初拉伸纤维，再进行湿热拉伸，在温度和水的双重功效下，可降低纤维的结晶度，增加取向度，使纤维较易被拉伸。在湿热拉伸后，纤维拉伸的长度为初生纤维的长度的1.2-1.5倍。
经过步骤四的干热拉伸，可使纤维的长度被进一步拉伸，使其细度进一步降低。经过干热拉伸，获得的初成品纤维的长度为初生纤维的长度的7-11倍，此时的初成品纤维的取向度高。
最后，经过步骤五的热处理过程，可使初成品纤维得到良好的可纺性和定型作用，并且使最终获得的聚乙烯醇纤维具有良好的拉伸强度和断裂强度。
进一步优选为：所述步骤一中，向纺丝溶液中添加增强剂，充分混合；所述增强剂包括硼酸、四硼酸钠中的至少一种。
通过采用上述技术方案，在纺丝溶液中添加增强剂，且增强剂包括硼酸、四硼酸钠中的至少一种，使硼酸、四硼酸钠中的至少一种与步骤二中的聚乙烯吡咯烷酮发生更好的交联作用，进而使经过步骤二获得的纤维具有较好的网状结构，进一步提高其拉伸性能。
初生纤维进入聚乙烯吡咯烷酮水溶液的过程中，使硼酸、四硼酸钠与PVA形成交联作用，但不易使硼酸、四硼酸钠与聚乙烯吡咯烷酮发生交联反应。即，使硼酸、四硼酸钠中的硼作为PVA的交联剂，而聚乙烯吡咯烷酮可以提高PVA纤维的取向度，使聚乙烯吡咯烷酮对PVA起到保护作用，使PVA纤维的拉伸长度在较大范围内得到提升。
进一步优选为：所述步骤二中，聚乙烯吡咯烷酮水溶液的质量浓度为0.05-4.5％，所述聚乙烯吡咯烷酮的型号为K30、K90中的至少一种。
通过采用上述技术方案，经过研究发现，当聚乙烯吡咯烷酮的质量百分含量在上述范围内时，可达到较好的提高聚乙烯醇纤维的拉伸强度和断裂强度的功效。且K30、K90可单独使用，也可以进行配合使用。
进一步优选为：所述步骤二中，拉伸预处理的方式为：
初生纤维穿过用于缓存聚乙烯吡咯烷酮溶液的吸液缓冲件，且初生纤维与吸液缓冲件接触，同时对初生纤维进行拉伸预处理。
通过采用上述技术方案，由于吸液缓冲件中缓存有充足的聚乙烯吡咯烷酮溶液，当初生纤维与吸液缓冲件接触时，初生纤维同时受到拉伸，因此，可使初生纤维被较为充分地拉伸。
进一步优选为：所述步骤二中的吸液缓冲件包括固定架和设置于固定架上的吸液缓冲块，所述吸液缓冲块上设置有用于添加聚乙烯吡咯烷酮溶液的进液管。
通过采用上述技术方案，通过进液管不断向吸液缓冲块中添加聚乙烯吡咯烷酮溶液，使其中的聚乙烯吡咯烷酮溶液较为充盈，有利于使通过吸液缓冲块的初生纤维能被充足的聚乙烯吡咯烷酮溶液作用，从而使初生纤维的表面的取向度得到充分且均匀地提高。
进一步优选为：所述吸液缓冲块设置于初生纤维传送方向的水平两侧。
通过采用上述技术方案，当吸液缓冲块水平放置在初生纤维传送方向的两侧时，不易使含有大量聚乙烯吡咯烷酮溶液的吸液缓冲块出现漏液的现象，从而有利于使聚乙烯吡咯烷酮溶液得到充分利用，不易出现聚乙烯吡咯烷酮溶液浪费的现象，有助于节约处理成本。
进一步优选为：所述步骤二中，初生纤维通过吸液缓冲件的速度为30-45m/min。
通过采用上述技术方案，当初生纤维以上述速度通过吸液缓冲件时，可使聚乙烯吡咯烷酮溶液与初生纤维形成充分接触，进而使形成的初拉伸纤维的拉伸强度得到较大程度上的提高。试验发现，当初生纤维通过吸液缓冲件的速度为40m/min时，拉伸效果最佳。
进一步优选为：所述步骤一的凝固浴溶液中，硫酸钠、硫酸锌、醋酸、水的质量百分含量如下：
硫酸钠40-43％；
硫酸锌0.2-0.5％；
醋酸0.0006-0.0009％；
水为余量。
通过采用上述技术方案，采用上述质量百分含量范围的组分进行相互配合，有利于使获得的凝固浴溶液对纤维形成良好的凝固处理，去除纤维中的水分的同时，达到保护纤维的作用。
进一步优选为：所述步骤三中的湿热拉伸的温度为53-55℃，湿热拉伸的时间为1-5s；所述步骤四中的干热拉伸的温度为220-250℃，干热拉伸的时间为1-3s。
通过采用上述技术方案，在上述温度范围内进行短时间的湿热拉伸处理，且该处理时间范围是针对通过湿热拉伸区域的纤维而言，有利于使获得的再次拉伸纤维具有更好的取向度，且能在一定程度上得到拉伸，还不易使再次拉伸纤维的强度过低而出现断裂现象。
而在上述温度范围内进行短时间的干热拉伸处理，有利于使获得的初成品纤维的取向度、断裂强度、拉伸强度均得到本申请中最大范围内的提升。
进一步优选为：所述步骤五中的热处理的温度为190-250℃，热处理的时间为10-60s。
通过采用上述技术方案，该温度范围较为适中，且处理时间合理，不仅能对初成品纤维进行加热定型，也还不会导致初成品纤维发生熔融的现象。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
第一、本发明中，先将聚乙烯醇与氧化物形成相互配合，进而使形成的反应物具有更好的稳定性，从而使纺丝溶液具有较好的稳定性，也使喷出的纤维经过凝固浴后形成的初生纤维具有更好的均匀性。
第二、本发明中对初生纤维采用聚乙烯吡咯烷酮水溶液进行拉伸预处理，使初生纤维的取向度更高，从而有利于提高经过拉伸预处理后获得的初拉伸纤维的取向度，从而提高初拉伸纤维以及最终处理获得的聚乙烯醇纤维的拉伸强度和断裂强度。
第三、当步骤一的纺丝溶液中添加有增强剂之后，步骤二采用聚乙烯吡咯烷酮溶液进行拉伸预处理时，可使聚乙烯吡咯烷酮与增强剂形成更好的复配作用，使初生纤维的取向度进一步提高，进而使获得的初拉伸纤维的拉伸强度以及断裂强度进一步提高。
第四、本发明中，对初生纤维依次进行拉伸预处理、湿热拉伸、干热拉伸，有助于使获得的聚乙烯醇纤维具有较好的取向度、拉伸强度、断裂强度，且能使获得的聚乙烯纤维更细。
第五、本发明步骤二的拉伸预处理中，采用水平方向设置的吸液缓冲块缓存聚乙烯吡咯烷酮溶液，并且使初生纤维沿水平方向传送并通过充满聚乙烯吡咯烷酮溶液的吸液缓冲块，进而使初生纤维与充足聚乙烯吡咯烷酮溶液接触，使初生纤维的取向度得到充分提高。
附图说明
图1是具有高拉伸性能的聚乙烯醇纤维的制备方法中吸液缓冲件的俯视图。
附图标记：1、固定架；2、吸液缓冲块；3、进液管；4、初生纤维。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1：一种具有高拉伸性能的聚乙烯醇纤维的制备方法，包括如下步骤：
步骤一，配制纺丝溶液-喷丝-凝固浴处理：原料聚乙烯醇树脂、水、氧化物进行充分混合，形成纺丝溶液；再进行喷丝，喷出的纤维进入凝固浴溶液中进行凝固浴处理，获得初生纤维4；
步骤二，拉伸预处理(结合图1)：初生纤维4穿过用于缓存或者容纳质量浓度为3％的聚乙烯吡咯烷酮溶液(其中，聚乙烯吡咯烷酮的型号为K30)的吸液缓冲件。该吸液缓冲件包括固定架1和设置于固定架1上的吸液缓冲块2，吸液缓冲块2上设置有用于添加聚乙烯吡咯烷酮溶液的进液管3；吸液缓冲块2设置于初生纤维4传送方向的水平两侧。初生纤维4与吸液缓冲块2接触，且吸液缓冲块2上的聚乙烯吡咯烷酮溶液能直接作用于初生纤维4上，同时对初生纤维4进行拉伸预处理；初生纤维4通过吸液缓冲块2的速度为40m/min；再进行导丝盘拉伸，获得初拉伸纤维。
步骤三，湿热拉伸：将初拉伸纤维进行湿热拉伸，湿热拉伸的温度为53℃，每米的湿热拉伸的时间为3s，获得再次拉伸纤维。
步骤四，干热拉伸：将再次拉伸纤维进行干热拉伸处理，干热拉伸的温度为220℃，每米的干热拉伸的时间为3s，获得初成品纤维。
步骤五，热处理：将初成品纤维进行热处理，热处理的温度为190℃，热处理的时间为60s，获得聚乙烯醇纤维。
其中，步骤一中的氧化物为过氧化氢。
步骤一中的凝固浴溶液中的具体组分以及对应的质量百分含量如表1所示。
表1实施例1-5步骤一中的凝固浴溶液中的具体组分以及对应的质量百分含量(％)
Figure BDA0002422394360000061
实施例2-5：一种具有高拉伸性能的聚乙烯醇纤维的制备方法，与实施例1的区别在于，步骤一中的凝固浴溶液中的具体组分以及对应的质量百分含量如表1所示。且实施例4-5步骤一中的氧化物分别为高锰酸钾、过硫酸铵。
实施例6：一种具有高拉伸性能的聚乙烯醇纤维的制备方法，与实施例1的区别在于，在步骤一中，向纺丝溶液中添加增强剂，充分混合；增强剂为硼酸。
实施例7：一种具有高拉伸性能的聚乙烯醇纤维的制备方法，与实施例6的区别在于，增强剂为四硼酸钠。
实施例8：一种具有高拉伸性能的聚乙烯醇纤维的制备方法，与实施例6的区别在于，增强剂由质量比为1:1.2的硼酸、四硼酸钠组成。
实施例9：一种具有高拉伸性能的聚乙烯醇纤维的制备方法，与实施例1的区别在于，步骤二中，聚乙烯吡咯烷酮溶液的质量浓度为0.05％，聚乙烯吡咯烷酮的型号为K30。
实施例10：一种具有高拉伸性能的聚乙烯醇纤维的制备方法，与实施例1的区别在于，步骤二中，聚乙烯吡咯烷酮溶液的质量浓度为4.5％，聚乙烯吡咯烷酮的型号为K90。
实施例11：一种具有高拉伸性能的聚乙烯醇纤维的制备方法，与实施例1的区别在于，步骤二中，初生纤维4通过吸液缓冲块2的速度为30m/min。
实施例12：一种具有高拉伸性能的聚乙烯醇纤维的制备方法，与实施例1的区别在于，步骤二中，初生纤维4通过吸液缓冲块2的速度为45m/min。
实施例13：一种具有高拉伸性能的聚乙烯醇纤维的制备方法，与实施例1的区别在于，步骤四中，湿热拉伸的温度为54℃，每米初拉伸纤维的湿热拉伸的时间为2s。
实施例14：一种具有高拉伸性能的聚乙烯醇纤维的制备方法，与实施例1的区别在于，步骤四中，湿热拉伸的温度为55℃，每米初拉伸纤维的湿热拉伸的时间为1s。
实施例15：一种具有高拉伸性能的聚乙烯醇纤维的制备方法，与实施例1的区别在于，步骤四中，干热拉伸的温度为240℃，每米再次拉伸纤维的干热拉伸的时间为2s。
实施例16：一种具有高拉伸性能的聚乙烯醇纤维的制备方法，与实施例1的区别在于，步骤四中，干热拉伸的温度为250℃，每米再次拉伸纤维的干热拉伸的时间为1s。
实施例17：一种具有高拉伸性能的聚乙烯醇纤维的制备方法，与实施例1的区别在于，步骤五中，热处理的温度为220℃，热处理的时间为30s。
实施例18：一种具有高拉伸性能的聚乙烯醇纤维的制备方法，与实施例1的区别在于，步骤五中，热处理的温度为250℃，热处理的时间为10s。
实施例19：一种具有高拉伸性能的聚乙烯醇纤维的制备方法，与实施例1的区别在于，步骤一中的氧化物为过氧乙酸。
实施例20：一种具有高拉伸性能的聚乙烯醇纤维的制备方法，与实施例1的区别在于，步骤一中的氧化物为过碳酸钠。
对比例
对比例1：一种聚乙烯醇纤维的制备方法，与实施例1的区别在于，不采用聚乙烯吡咯烷酮溶液进行处理。
对比例2：一种聚乙烯醇纤维的制备方法，与实施例1的区别在于，包括如下操作步骤：
步骤一，配制纺丝溶液-喷丝-凝固浴处理：将原料聚乙烯醇树脂、水、氧化物进行充分混合，形成纺丝溶液；再进行喷丝，喷出的纤维进入凝固浴溶液中进行凝固浴处理，获得初生纤维4。
步骤二，湿热拉伸：将初拉伸纤维进行湿热拉伸，湿热拉伸的温度为53℃，每米的湿热拉伸的时间为3s，获得再次拉伸纤维。
步骤三，热处理：将初成品纤维进行热处理，热处理的温度为190℃，热处理的时间为60s，获得聚乙烯醇纤维。
对比例3：一种聚乙烯醇纤维的制备方法，与实施例1的区别在于，包括如下操作步骤：
步骤一，配制纺丝溶液-喷丝-凝固浴处理：将原料聚乙烯醇树脂、水、氧化物进行充分混合，形成纺丝溶液；再进行喷丝，喷出的纤维进入凝固浴溶液中进行凝固浴处理，获得初生纤维4。
步骤二，干热拉伸：将再次拉伸纤维进行干热拉伸处理，干热拉伸的温度为220℃，每米的干热拉伸的时间为3s，获得初成品纤维。
步骤三，热处理：将初成品纤维进行热处理，热处理的温度为190℃，热处理的时间为60s，获得聚乙烯醇纤维。
试验一：常规性能测试
试验样品：选取实施例1-20、对比例1-3中的制备获得的聚乙烯醇纤维作为试验样1-20、对照样1-3。
试验方法：根据GB/T14462-93分别对试验样1-20、对照样1-3的平均细度、断裂伸长率进行测试，记录并分析。
试验结果：试验样1-20、对照样1-3的平均细度、断裂伸长率如表2所示。
表2试验样1-20、对照样1-3的平均细度、断裂伸长率
Figure BDA0002422394360000081
由表2可知，试验样1-20的平均细度均比对照样1-3的平均细度小，说明采用实施例1-20中的制备方式，能使获得的聚乙烯醇纤维具有更好的拉伸效果，并且使聚乙烯醇纤维的细度更小。
对比对照样1和试验样1-20，出现上述区别的主要原因在于：对照样1的制备过程中，并未采用聚乙烯吡咯烷酮溶液进行预处理，仅采用了湿热拉伸处理和干热拉伸处理结合的方式，最终导致了获得的对照样1难以被充分拉伸，导致其平均细度不佳，且在拉伸过程中，也难以使获得的断裂伸长率得到提升，从而无法使其实现较好的拉伸效果。对比对照样2和试验样1-20，出现上述区别的主要原因在于：对照样2的制备过程中，不仅未采用聚乙烯吡咯烷酮溶液进行拉伸预处理，在后续还只采用了湿热拉伸，虽然湿热的环境能将纤维拉伸长，其平均细度相对由于对照样1和3的平均细度，但最后获得的聚乙烯醇纤维的断裂伸长率较低，无法实现较好的拉伸效果。
对比对照样3和试验样1-20，出现上述区别的主要原因在于：对照样3的制备过程中，不仅未采用聚乙烯吡咯烷酮溶液进行拉伸预处理，在后续还只采用了干热拉伸，在干燥的环境中无法使纤维的取向度得到提升，使纤维较难被拉伸开，使其平均细度不佳，并且导致最后获得的聚乙烯醇纤维的断裂伸长率较低，无法实现较好的拉伸效果。
试验二：物理性能测试
试验样品：选取实施例1-20、对比例1-3中的制备获得的聚乙烯醇纤维作为试验样1-20、对照样1-3。
试验方法：根据GB/T14462-93分别对试验样1-20、对照样1-3的取向度拉伸强度、断裂强度进行测试，记录结果并进行分析。
取向度测试方法：选定取向单元(例如高分子主链轴、高聚物结晶主轴)，然后选择取向度的参考方向，如拉伸方向。用广角X射线衍射仪获取样品的衍射图，取赤道线上Debye环(常用最强环)的强度分布曲线的半高宽(单位为“度”)，计算聚合物样品中高分子链及微晶体的取向度：
Figure BDA0002422394360000091
式中，Π为聚合物样品中高分子链及微晶体沿样品被拉伸方向的取向度，H°为赤道线上Debye环强度分布曲线的半高宽度。Π值没有明确物理意义，只能做相对比较的参考数据。
试验结果：试验样1-20、对照样1-3的取向指数、拉伸强度、断裂强度如表3所示。
表3试验样1-20、对照样1-3的取向指数、拉伸强度、断裂强度
试验样品 取向度(F) 拉伸强度/(CN/dtex) 断裂强度CV/％
试验样1 77 8.14 16.19
试验样2 78 8.10 16.20
试验样3 78 8.15 16.10
试验样4 78 8.14 16.23
试验样5 76 8.32 16.28
试验样6 77 8.13 16.21
试验样7 77 8.29 16.11
试验样8 76 8.29 16.21
试验样9 78 8.17 16.21
试验样10 77 8.28 16.22
试验样11 74 8.21 16.09
试验样12 77 8.30 16.21
试验样13 78 8.17 16.21
试验样14 77 8.17 16.20
试验样15 76 8.25 16.09
试验样16 77 8.20 16.06
试验样17 76 8.11 16.29
试验样18 76 8.10 16.18
试验样19 75 8.09 16.18
试验样20 75 8.28 16.21
对照样1 34 6.88 12.34
对照样2 28 6.35 12.01
对照样3 22 6.06 11.33
由表3可知，试验样1-20的取向度均大幅优于对照样1-3的取向度，且试验样1-20的拉伸强度、断裂强度均分别优于对照样1-3。
对比对照样1和试验样1-20，出现上述区别的主要原因在于：对照样1的制备过程中，并未采用聚乙烯吡咯烷酮溶液进行预处理，仅采用了湿热拉伸处理和干热拉伸处理结合的方式，最终导致了获得的聚乙烯醇纤维的取向度、拉伸强度、断裂强度分别比试验样1-20的取向度、拉伸强度、断裂强度。这也表明了聚乙烯吡咯烷酮溶液能使聚乙烯醇纤维具有较好的取向度和较好的拉伸、断裂强度，使聚乙烯醇纤维更易被拉伸拉细的过程中，还能使其保持良好的力学性能。
对比对照样2和试验样1-20，出现上述区别的主要原因在于：对照样2的制备过程中，不仅未采用聚乙烯吡咯烷酮溶液进行拉伸预处理，在后续还只采用了湿热拉伸，虽然湿热的环境能将纤维拉伸长，但纤维的拉伸强度和断裂强度这两种力学强度欠佳，导致最后获得的聚乙烯醇纤维的取向度、拉伸强度、断裂强度比分别对照样1的取向度、拉伸强度、断裂强度更差。
对比对照样3和试验样1-20，出现上述区别的主要原因在于：对照样3的制备过程中，不仅未采用聚乙烯吡咯烷酮溶液进行拉伸预处理，在后续还只采用了干热拉伸，在干燥的环境中无法使纤维的取向度得到提升，使纤维较难被拉伸开，最终导致最后获得的聚乙烯醇纤维的取向度、拉伸强度、断裂强度比分别对照样1的取向度、拉伸强度、断裂强度更差。
对照样3与对照样2相比，对照样3最终所获得的取向度、拉伸强度、断裂强度均更差。
从对照样1-3和试验样1-20的比较中可得知：在聚乙烯醇纤维的制备过程中，采用聚乙烯吡咯烷酮溶液拉伸预处理、湿热拉伸、干热拉伸相互配合，更易使聚乙烯醇纤维在拉伸过程中具有更好的取向度，同时保持良好的拉伸强度、断裂强度。
上述现象也表明了：聚乙烯吡咯烷酮溶液使初生纤维4表面的取向度得到提高，并且有利于提高步骤二中所获得的初拉伸纤维的拉伸强度，使初生纤维4不易断裂；经过拉伸的处理获得的初拉伸纤维，再进行湿热拉伸，在温度和水的双重功效下，可降低纤维的结晶度，增加取向度，使纤维较易被拉伸。而在湿热拉伸后的干热拉伸处理，可使纤聚乙烯醇纤维的长度被进一步拉伸，使其细度进一步提升。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种具有高拉伸性能的聚乙烯醇纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，配制纺丝溶液-喷丝-凝固浴处理：将原料聚乙烯醇树脂、水、氧化剂进行充分混合，形成纺丝溶液；再进行喷丝，喷出的纤维进入凝固浴溶液中进行凝固浴处理，获得初生纤维（4）；
步骤二，拉伸预处理：将初生纤维（4）经过聚乙烯吡咯烷酮水溶液预处理，聚乙烯吡咯烷酮水溶液的质量浓度为0.05-4.5%，再进行导丝盘拉伸，获得初拉伸纤维；
步骤三，湿热拉伸：将初拉伸纤维进行湿热拉伸，获得再次拉伸纤维；
步骤四，干热拉伸：将再次拉伸纤维进行干热拉伸处理，获得初成品纤维；
步骤五，热处理：将初成品纤维进行热处理，获得聚乙烯醇纤维；
所述步骤一中的氧化剂包括过氧化氢、过氧乙酸、重铬酸钠、铬酸、硝酸、高锰酸钾、过硫酸铵、次氯酸钠、过碳酸钠、过硼酸钠、过硼酸钾其中的一种或多种；
所述步骤一中的凝固浴溶液由硫酸钠、硫酸锌、醋酸、水组成。
2.根据权利要求1所述的一种具有高拉伸性能的聚乙烯醇纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，向纺丝溶液中添加增强剂，充分混合；所述增强剂包括硼酸、四硼酸钠中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的一种具有高拉伸性能的聚乙烯醇纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，所述聚乙烯吡咯烷酮的型号为K30、K90中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的一种具有高拉伸性能的聚乙烯醇纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，拉伸预处理的方式为：
初生纤维（4）穿过用于缓存聚乙烯吡咯烷酮溶液的吸液缓冲件，且初生纤维（4）与吸液缓冲件接触，同时对初生纤维（4）进行拉伸预处理。
5.根据权利要求4所述的一种具有高拉伸性能的聚乙烯醇纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤二中的吸液缓冲件包括固定架（1）和设置于固定架（1）上的吸液缓冲块（2），所述吸液缓冲块（2）上设置有用于添加聚乙烯吡咯烷酮溶液的进液管（3）。
6.根据权利要求5所述的一种具有高拉伸性能的聚乙烯醇纤维的制备方法，其特征在于，所述吸液缓冲块（2）设置于初生纤维（4）传送方向的水平两侧。
7.根据权利要求4所述的一种具有高拉伸性能的聚乙烯醇纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，初生纤维（4）通过吸液缓冲件的速度为30-45m/min。
8.根据权利要求1所述的一种具有高拉伸性能的聚乙烯醇纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤一的凝固浴溶液中，硫酸钠、硫酸锌、醋酸、水的质量百分含量如下：
硫酸钠40-43%；
硫酸锌0.2-0.5%；
醋酸0.0006-0.0009%；
水为余量。
9.根据权利要求1所述的一种具有高拉伸性能的聚乙烯醇纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤三中的湿热拉伸的温度为53-55℃，湿热拉伸的时间为1-5s；所述步骤四中的干热拉伸的温度为220-250℃，干热拉伸的时间为1-3s。
10.根据权利要求1所述的一种具有高拉伸性能的聚乙烯醇纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤五中的热处理的温度为190-250℃，热处理的时间为10-60s。
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