CN112095170A - 一种LaCl3交联的高强高模聚乙烯醇纤维及其制备方法 - Google Patents

一种LaCl3交联的高强高模聚乙烯醇纤维及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种LaCl3交联的高强高模聚乙烯醇纤维及其制备方法，是先将聚合度为1700～2600的聚乙烯醇溶于DMSO中，再加入LaCl3，至聚乙烯醇完全溶解后得到纺丝液；再进行湿法纺丝，得到的初生纤维依次经过第一级凝固浴、第一次拉伸、第二级凝固浴、第二次拉伸和第三级凝固浴处理，再经过第一次热拉伸、萃取和第二次热拉伸后制得高强高模聚乙烯醇纤维；所述第一级凝固浴的温度为‑11～‑9℃；第二级凝固浴的温度为‑1～1℃；第三级凝固浴的温度为9～10℃；制得的纤维的断裂强度为13.6～16.3cN/dtex，纤度为6.2～8.3dtex，弹性模量为325～347cN/dtex，熔点为246～253℃。

Description

一种LaCl3交联的高强高模聚乙烯醇纤维及其制备方法
技术领域
本发明所属聚乙烯醇(PVA)纤维的技术领域，涉及一种LaCl3交联的高强高模聚乙烯醇纤维及其制备方法。
背景技术
混凝土具有强度高，刚度大，耐用性好，可塑性强，环境耐受性好等优点，因此被广泛应用于桥梁，隧道，房屋，堤坝，公路、铁路及军事设施等基础设施建设中。但同时也存在抗拉强度低，脆性大，韧性差，极限拉应变小，耐冲击及耐磨损性差以及服役过程中由于塑性收缩和外力的作用会产生不同程度的裂缝等缺陷。经过人们的不断研究发现，纤维增强混凝土为土工建筑领域公认的提高混凝土韧性，减少裂缝的最有效的方法之一。而聚乙烯醇纤维由于其理论断裂强度和弹性模量较高，制备方法简单，成本较低，是用于制备高强混凝土的不二选择。
聚乙烯醇纤维制备方法一般为湿法、干湿法、凝胶法等，采用这些方法及常规的纺丝工艺制备出的聚乙烯醇纤维的强度模量不高，而有人根据聚乙烯醇大分子能够和一些交联剂形成氢键的特点，以及通过改进纺丝工艺的方法制备出了较高强度与模量的PVA纤维。其中，中国专利CN106087094A公开了一种高强度、高模量聚乙烯醇细旦纤维的制备方法，采用含硼凝胶湿法纺丝，制得的PVA纤维拉伸强度为≥12.5cN/dtex，弹性模量≥280cN/dtex，线密度为0.56～1.1dtex。中国专利CN109629030A公开了一种维纶及其制备方法，以聚乙烯醇溶液与改性溶液为主要原料，通过电子束辐照的方法，制得的PVA纤维断裂强度为8.6cN/dtex。中国专利CN102337605A公开了一种高强度、高模量、高熔点的PVA纤维及其制造方法，选用平均聚合度为1700～2000的PVA树脂并添加硼酸和硫酸铜进行纺丝，纺丝凝固浴为氢氧化钠、硫酸钠及硼酸的混合溶液，最终制得的PVA纤维的断裂强度≥13.5cN/dtex，弹性模量≥320cN/dtex，初熔点≥108℃。这些方法虽然可以制得较高断裂强度和弹性模量的PVA纤维，但是聚乙烯醇纤维的理论断裂强度和弹性模量分别为200～210cN/dtex和1800～1900cN/dtex，所以还有很大的提升空间。
在现有技术的基础上想要继续提升聚乙烯醇纤维的断裂强度和弹性模量，在原有的原料及纺丝方法的基础上添加新的交联剂，以及使用新的纺丝工艺也是很重要的选择。
因此，研究一种高强度和高模量的聚乙烯醇纤维及其制备方法具有十分重要的意义。
发明内容
本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供一种LaCl3交联的高强高模聚乙烯醇纤维及其制备方法，以LaCl3为交联剂，采用聚合度为1700～2600，醇解度为98～99％的聚乙烯醇做原料进行湿法纺丝，得到的初生纤维依次经三级凝固浴和两次热拉伸后制得高强高模聚乙烯醇纤维；
采用上述的方法制得的纤维断裂强度为13.6～16.3cN/dtex，纤度为6.2～8.3dtex，弹性模量为325～347cN/dtex，熔点为246～253℃；可广泛应用于工业与民用建筑的墙体、屋面、道路、桥梁、隧道、边坡等的增强及加固。
为了达到上述目的，采用的技术方案如下：
一种LaCl3交联的高强高模聚乙烯醇纤维的制备方法，先将聚合度为1700～2600的聚乙烯醇溶于DMSO中，再加入LaCl3，至聚乙烯醇完全溶解后得到纺丝液；再进行湿法纺丝，得到的初生纤维依次经过第一级凝固浴、第一次拉伸、第二级凝固浴、第二次拉伸和第三级凝固浴处理，再经过第一次热拉伸、萃取和第二次热拉伸后制得高强高模聚乙烯醇纤维；
所述第一级凝固浴的温度为-11～-9℃；第二级凝固浴的温度为-1～1℃；第三级凝固浴的温度为9～10℃；第一级凝固浴、第二级凝固浴和第三级凝固浴的溶剂均为甲醇或乙醇。
作为优选的技术方案：
如上所述的一种LaCl3交联的高强高模聚乙烯醇纤维的制备方法，聚乙烯醇的醇解度为98～99％；因为醇解度小会因聚合物不纯而影响拉伸倍数。
纺丝液中，聚乙烯醇的质量分数为13～14wt％，LaCl3的质量分数为0.5～0.8wt％；
湿法纺丝工艺为：喷丝孔挤出速率为3.8～4.0ml/min，纺丝温度为85～90℃，喷丝孔孔径为0.30～0.32mm。
如上所述的一种LaCl3交联的高强高模聚乙烯醇纤维的制备方法，纺丝液在湿法纺丝前还在温度为78～80℃条件下脱泡处理2.5～3h。这是因为，纺丝液如果含有气泡会导致纤维粗细不匀，影响拉伸倍数，且会对纺丝设备造成一定损坏。
如上所述的一种LaCl3交联的高强高模聚乙烯醇纤维的制备方法，第一级凝固浴的固化时间为1.8～2.0min；第二级凝固浴的固化时间为1.8～2.0min；第三级凝固浴的固化时间为2.8～3.0min。固化时间的延长，在第一级凝固浴和第二级凝固浴中能够起到更好的固化效果，在第三级凝固浴中可以更充分地去除剩余的溶剂及交联剂，从而有利于纤维拉伸倍数的提高，但固化时间过长对生产效率不利。
如上所述的一种LaCl3交联的高强高模聚乙烯醇纤维的制备方法，第一次拉伸的拉伸倍数为1.1～1.3倍。此时为了保持大分子链的伸展性需要施加一定的张力，但纤维刚从低温凝固浴中出来，拉伸倍数过高容易导致脆断。
如上所述的一种LaCl3交联的高强高模聚乙烯醇纤维的制备方法，第二次拉伸的拉伸倍数为1.4～1.6倍，因纤维即将进入到较高温度的第三级凝固浴中，其大分子链回缩趋势增大，需要一定的张力克服这种回缩，但交联剂还没有被充分去除，此时拉伸倍数过高会影响交联剂的去除，进而会影响总拉伸倍数的提高(通过控制两个导辊的转速控制拉伸倍数)。
如上所述的一种LaCl3交联的高强高模聚乙烯醇纤维的制备方法，第一次热拉伸的温度为188～192℃，因低温(188～192℃)下的形变过程更容易受机械应力控制，纤维不会发生熔融现象，拉伸后纤维大分子会形成部分折叠链结晶，继续受应力作用折叠链晶体会转变成伸直链晶体，这有利于后续拉伸倍数进一步的提高；第二次热拉伸的温度为198～202℃，因在一定范围内，热拉伸温度越高，纤维热拉伸倍数越大，总拉伸倍数越大，但温度过高时，纤维会出现熔断，无法连续性拉伸。这主要是因为随着热拉伸温度的升高，聚乙烯醇纤维内大分子链的活化能增加，链段的运动加快，由于主链上单键的内旋转和链段的运动会改变大分子构象，从而使纤维大分子链在外力作用下更容易伸直取向，使纤维的热拉伸倍数增加，纤维的取向度和结晶度也随之增大，最终使纤维力学性能提高，但温度过高时，纤维容易出现局部熔解并断裂，反而会影响纤维力学性能。
如上所述的一种LaCl3交联的高强高模聚乙烯醇纤维的制备方法，第一次热拉伸的拉伸倍数为2.8～3.0倍，第二次热拉伸的拉伸倍数为3.0～4.1倍。当第一次热拉伸的倍数过低时，纤维的预取向度不足，晶型容易变成较难拉伸的单斜晶，从而导致第二次热拉伸不匀，而第一次热拉伸倍数过高时又容易因为拉伸过快，纤维分子链来不及取向，造成分子链的滑移与断裂，产生断头；而第二次热拉伸时随着拉伸倍数的进一步提高，在较高温度下大分子进一步发生重排，新的结晶区随之建立起来，结晶度随之升高。因此，在两次合理分配拉伸倍数的情况下，能够使总拉伸倍数尽可能提高，从而使断裂强度和弹性模量随之升高。第二次热拉伸的拉伸倍数为纤维此次所能承受的最大拉伸倍数，纤维的总拉伸倍数为四次拉伸倍数的乘积。
如上所述的一种LaCl3交联的高强高模聚乙烯醇纤维的制备方法，萃取的溶剂为甲醇或乙醇，萃取温度为19～20℃，萃取时间为23～24h(可以每隔12h左右更换一次溶剂，增加萃取的效率)，萃取的目的是最大程度地去除纤维中剩余的溶剂及交联剂，增加热拉伸倍数。
本发明还采用如上所述的一种LaCl3交联的高强高模聚乙烯醇纤维的制备方法制备的高强高模聚乙烯醇纤维，该纤维的断裂强度为13.6～16.3cN/dtex，纤度为6.2～8.3dtex，弹性模量为325～347cN/dtex，熔点为246～253℃。
本发明的机理是：
本发明采用聚合度为1700～2600，醇解度为98～99％的聚乙烯醇聚合物为原料，采用LaCl3做交联剂，一方面因LaCl3具有较好的分散性，可以在纺丝液中均匀分散；另外，镧是稀土的主要成分，化学性质活泼，具有较好的络合作用，初生纤维从喷丝孔挤出后，因La3+离子容易与聚乙烯醇大分子链上的羟基发生大量的氢键交联，从而能抑制大分子链自身及相互间氢键的形成，这样有助于纤维保持伸直链状态；另外，LaCl3易溶于甲醇或乙醇，经过前两级低温凝固浴后，La3+与DMSO在第三级较高温度的凝固浴中以及萃取浴中可以被大量去除，而交联剂及溶剂小分子被去除后有助于纤维拉伸倍数的提高，最终有利于纤维断裂强度和弹性模量的提高。
本发明还采用带有一定拉伸倍数的三级凝固浴对初生纤维进行固化，具体为：纺丝液由喷丝孔挤出时大分子链会受到喷丝孔剪切力的作用以及纺丝液中镧元素的交联作用，会使纤维大分子趋向于伸直状态，由于温差(喷丝孔中纺丝液的温度和第一级凝固浴的温差)较大，大分子链的热运动迅速减小，初生纤维瞬间固化，使得大分子的伸直状态得以保持；进一步地进入到温度稍高的第二级凝固浴，纤维进入以后大分子活动性增强，经过凝固浴的固化后，纤维直径变粗。此时，在一定倍数的拉伸作用下，能够克服大分子的回缩作用，使其保持伸直链结构。最后进入到温度更高一些的第三级凝固浴，该凝固浴温度介于第二级凝固浴和室温之间，由于该温度的凝固浴能起到过渡作用，能够避免纤维从低温直接进入室温造成的大分子的加速运动从而恢复缠结状态，也能够因温度的升高使交联剂及溶剂小分子运动剧烈，从而起到一定的去除作用，最终有利于纤维总拉伸倍数的提高。这样经过三级凝固浴及拉伸的作用有利于提高纤维的断裂强度、弹性模量以及熔点。
本发明还采用两级热拉伸的方式进行后拉伸，因为这种多级拉伸能够使纤维的总拉伸倍数尽可能的提高，从而有利于纤维断裂强度及弹性模量的提高。
有益效果：
(1)本发明的一种LaCl3交联的高强高模聚乙烯醇纤维的制备方法，在原有的原料及纺丝方法的基础上添加新的交联剂，并改变工艺条件实现聚乙烯醇纤维的断裂强度和弹性模量的提高；
(2)本发明的一种LaCl3交联的高强高模聚乙烯醇纤维，其断裂强度为13.6～16.3cN/dtex，纤度为6.2～8.3dtex，弹性模量为325～347cN/dtex，熔点为246～253℃；
(3)本发明的一种LaCl3交联的高强高模聚乙烯醇纤维，可广泛应用于工业与民用建筑的墙体、屋面、道路、桥梁、隧道、边坡等的增强及加固。
附图说明
图1第一次凝固浴、第二次凝固浴、第三次凝固浴、第一次拉伸和第二次拉伸的示意图；
图2热拉伸示意图；
其中，1-推进泵，2-喷丝头，3-导辊I，4-导辊II，5-导辊III，6-导辊Ⅳ，7-导辊Ⅴ，8-第一级凝固浴，9-第二级凝固浴，10-第三级凝固浴。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
一种LaCI3交联的高强高模聚乙烯醇纤维的制备方法，其步骤如下：
(1)将醇解度为98％、聚合度为1700的聚乙烯醇溶于DMSO中，加入LaCl3，至聚乙烯醇完全溶解后得到纺丝液；纺丝液中，聚乙烯醇的质量分数为13.2wt％，LaCl3的质量分数为0.50wt％；
(2)纺丝液在温度为78℃条件下脱泡处理3h；
(3)将纺丝液进行湿法纺丝；其中，湿法纺丝工艺为：喷丝孔挤出速率为4.0ml/min，纺丝温度为88℃，喷丝孔孔径为0.31mm；
(4)纺丝得到的初生纤维依次经过温度为-11℃的以乙醇为溶剂的第一级凝固浴(固化时间为1.8min)、第一次拉伸(拉伸倍数为1.3倍)、温度为1.0℃的以乙醇为溶剂的第二级凝固浴(固化时间为1.8min)、第二次拉伸(拉伸倍数为1.5倍)、温度为9.0℃的以乙醇为溶剂的第三级凝固浴(固化时间为3.0min)处理；如图1所示，由推进泵1推进纺丝液，并由喷丝头2挤出初生纤维，进入第一级凝固浴8，接着进行第一次拉伸(由导辊I 3和导辊II 4的转速调节来控制拉伸倍数)，然后进入第二级凝固浴9，接着进行第二次拉伸(由导辊III5和导辊Ⅳ6的转速调节来控制拉伸倍数)，然后进入第三级凝固浴10，第三次凝固完成后经过导辊Ⅴ7进行后续的热拉伸；
最后依次经过温度为188℃的第一次热拉伸(拉伸倍数为2.9倍)、萃取(溶剂为乙醇，温度为19℃，时间为23h)、温度为198℃的第二次热拉伸(拉伸倍数为3.0倍)后制得高强高模聚乙烯醇纤维；则该纤维的总拉伸倍数为17.0倍；其中，如图2所示，为第一次热拉伸和第二次热拉伸的拉伸装置示意图。
制得的LaCl3交联的高强高模聚乙烯醇纤维的断裂强度为13.6cN/dtex，纤度为8.3dtex，弹性模量为325cN/dtex，熔点为246℃。
对比例1
一种聚乙烯醇纤维的制备方法，其步骤与实施例1基本相同，不同之处仅在于纺丝液中不加入LaCl3，由于原料不同，导致纤维在第二次热拉伸过程中无法承受同于实施例1中的拉伸倍数，则最终制得的聚乙烯醇纤维的第二次热拉伸倍数为2.8倍，总拉伸倍数为15.8倍，断裂强度为11.2cN/dtex，纤度为9.4dtex，弹性模量为293cN/dtex，熔点为241℃。
通过对比可以看出，实施例1中的聚乙烯醇纤维的断裂强度和弹性模量均优于对比例1，这是因为LaCl3活性较高，La3+离子容易与聚乙烯醇大分子链上的羟基发生氢键的交联，从而能抑制大分子链自身及相互间氢键的形成，这样有助于纤维保持伸直链状态；且La3+离子在甲醇或乙醇中溶解性好更容易被去除，从而有利于拉伸倍数的提高，最终有助于聚乙烯醇纤维的断裂强度和弹性模量的提高。
对比例2
一种聚乙烯醇纤维的制备方法，其步骤与实施例1基本相同，不同之处仅在于纺丝时仅经过两级凝固浴凝固，其两级凝固浴的温度及两级凝固浴之间的拉伸倍数与实施例1均相同，由于缺少第三级凝固浴的作用，导致纤维在第二次热拉伸过程中无法承受同于实施例1中的拉伸倍数，则最终制得的聚乙烯醇纤维的第二次热拉伸倍数为2.9倍，总拉伸倍数为16.4倍，断裂强度为11.8cN/dtex，纤度为8.5dtex，弹性模量为302cN/dtex，熔点为242℃。
通过对比可以看出，实施例1中的聚乙烯醇纤维的断裂强度和弹性模量均优于对比例1，这是因为纤维经过三级凝固浴凝固与经过两级凝固浴相比，中间因多一道拉伸，能起到阻碍纤维过渡回缩的作用，可以减轻大分子的缠结作用，且第三级凝固浴的温度处于第二级的温度与室温之间，能起到过渡作用，防止纤维从第二级凝固浴出来直接进入室温因较大温差造成的迅速回缩，同时也有利于La3+离子和溶剂的去除，最终有利于纤维断裂强度、弹性模量以及熔点的提高。
实施例2
一种LaCl3交联的高强高模聚乙烯醇纤维的制备方法，其步骤如下：
(1)将醇解度为99％、聚合度为1900的聚乙烯醇溶于DMSO中，加入LaCl3，至聚乙烯醇完全溶解后得到纺丝液；纺丝液中，聚乙烯醇的质量分数为13.8wt％，LaCl3的质量分数为0.56wt％；
(2)纺丝液在温度为80℃条件下脱泡处理2.9h；
(3)将纺丝液进行湿法纺丝；其中，湿法纺丝工艺为：喷丝孔挤出速率为3.9ml/min，纺丝温度为85℃，喷丝孔孔径为0.30mm；
(4)纺丝得到的初生纤维依次经过温度为-10℃的以甲醇为溶剂的第一级凝固浴(固化时间为1.9min)、第一次拉伸(拉伸倍数为1.3倍)、温度为-1.0℃的以甲醇为溶剂的第二级凝固浴(固化时间为1.9min)、第二次拉伸(拉伸倍数为1.4倍)、温度为9.5℃的以甲醇为溶剂的第三级凝固浴(固化时间为2.8min)处理；最后依次经过温度为188℃的第一次热拉伸(拉伸倍数为2.9倍)、萃取(溶剂为甲醇，温度为20℃，时间为23h)、温度为199℃的第二次热拉伸(拉伸倍数为3.5倍)后制得高强高模聚乙烯醇纤维；则该纤维的总拉伸倍数为18.5倍。
制得的LaCl3交联的高强高模聚乙烯醇纤维，包括聚乙烯醇及分散在所述纤维中的LaCl3；该纤维的断裂强度为14.2cN/dtex，纤度为7.1dtex，弹性模量为336cN/dtex，熔点为248℃。
实施例3
一种LaCl3交联的高强高模聚乙烯醇纤维的制备方法，其步骤如下：
(1)将醇解度为99％、聚合度为2600的聚乙烯醇溶于DMSO中，加入LaCl3，至聚乙烯醇完全溶解后得到纺丝液；纺丝液中，聚乙烯醇的质量分数为14wt％，LaCl3的质量分数为0.72wt％；
(2)纺丝液在温度为79℃条件下脱泡处理3.0h；
(3)将纺丝液进行湿法纺丝；其中，湿法纺丝工艺为：喷丝孔挤出速率为3.8ml/min，纺丝温度为90℃，喷丝孔孔径为0.32mm；
(4)纺丝得到的初生纤维依次经过温度为-10.5℃的以乙醇为溶剂的第一级凝固浴(固化时间为1.8min)、第一次拉伸(拉伸倍数为1.2倍)、温度为0.5℃的以乙醇为溶剂的第二级凝固浴(固化时间为2.0min)、第二次拉伸(拉伸倍数为1.6倍)、温度为10℃的以乙醇为溶剂的第三级凝固浴(固化时间为2.9min)处理；最后依次经过温度为192℃的第一次热拉伸(拉伸倍数为3.0倍)、萃取(溶剂为乙醇，温度为20℃，时间为24h)、温度为202℃的第二次热拉伸(拉伸倍数为3.8倍)后制得高强高模聚乙烯醇纤维；则该纤维的总拉伸倍数为21.9倍。
制得的LaCl3交联的高强高模聚乙烯醇纤维，包括聚乙烯醇及分散在所述纤维中的LaCl3；该纤维的断裂强度为16.3cN/dtex，纤度为6.2dtex，弹性模量为347cN/dtex，熔点为253℃。
实施例4
一种LaCl3交联的高强高模聚乙烯醇纤维的制备方法，其步骤如下：
(1)将醇解度为98％、聚合度为2300的聚乙烯醇溶于DMSO中，加入LaCl3，至聚乙烯醇完全溶解后得到纺丝液；纺丝液中，聚乙烯醇的质量分数为13.5wt％，LaCl3的质量分数为0.80wt％；
(2)纺丝液在温度为78℃条件下脱泡处理2.7h；
(3)将纺丝液进行湿法纺丝；其中，湿法纺丝工艺为：喷丝孔挤出速率为4.0ml/min，纺丝温度为86℃，喷丝孔孔径为0.31mm；
(4)纺丝得到的初生纤维依次经过温度为-9℃的以甲醇为溶剂的第一级凝固浴(固化时间为2.0min)、第一次拉伸(拉伸倍数为1.1倍)、温度为-0.5℃的以甲醇为溶剂的第二级凝固浴(固化时间为1.8min)、第二次拉伸(拉伸倍数为1.5倍)、温度为9.0℃的以甲醇为溶剂的第三级凝固浴(固化时间为3.0min)处理；最后依次经过温度为189℃的第一次热拉伸(拉伸倍数为2.9倍)、萃取(溶剂为甲醇，温度为19℃，时间为24h)、温度为200℃的第二次热拉伸(拉伸倍数为4.1倍)后制得高强高模聚乙烯醇纤维；则该纤维的总拉伸倍数为19.6倍。
制得的LaCl3交联的高强高模聚乙烯醇纤维，包括聚乙烯醇及分散在所述纤维中的LaCl3；该纤维的断裂强度为15.8cN/dtex，纤度为6.7dtex，弹性模量为343cN/dtex，熔点为251℃。
实施例5
一种LaCl3交联的高强高模聚乙烯醇纤维的制备方法，其步骤如下：
(1)将醇解度为99％、聚合度为1800的聚乙烯醇溶于DMSO中，加入LaCl3，至聚乙烯醇完全溶解后得到纺丝液；纺丝液中，聚乙烯醇的质量分数为13wt％，LaCl3的质量分数为0.71wt％；
(2)纺丝液在温度为78℃条件下脱泡处理2.5h；
(3)将纺丝液进行湿法纺丝；其中，湿法纺丝工艺为：喷丝孔挤出速率为3.9ml/min，纺丝温度为89℃，喷丝孔孔径为0.30mm；
(4)纺丝得到的初生纤维依次经过温度为-9.5℃的以乙醇为溶剂的第一级凝固浴(固化时间为1.9min)、第一次拉伸(拉伸倍数为1.2倍)、温度为0℃的以乙醇为溶剂的第二级凝固浴(固化时间为2.0min)、第二次拉伸(拉伸倍数为1.4倍)、温度为9.5℃的以乙醇为溶剂的第三级凝固浴(固化时间为2.9min)处理；最后依次经过温度为190℃的第一次热拉伸(拉伸倍数为2.8倍)、萃取(溶剂为乙醇，温度为20℃，时间为23h)、温度为198℃的第二次热拉伸(拉伸倍数为3.9倍)后制得高强高模聚乙烯醇纤维；则该纤维的总拉伸倍数为18.3倍。
制得的LaCl3交联的高强高模聚乙烯醇纤维，包括聚乙烯醇及分散在所述纤维中的LaCl3；该纤维的断裂强度为14.1cN/dtex，纤度为7.9dtex，弹性模量为332cN/dtex，熔点为247℃。
实施例6
一种LaCl3交联的高强高模聚乙烯醇纤维的制备方法，其步骤如下：
(1)将醇解度为98％、聚合度为2000的聚乙烯醇溶于DMSO中，加入LaCl3，至聚乙烯醇完全溶解后得到纺丝液；纺丝液中，聚乙烯醇的质量分数为13.1wt％，LaCl3的质量分数为0.65wt％；
(2)纺丝液在温度为80℃条件下脱泡处理2.6h；
(3)将纺丝液进行湿法纺丝；其中，湿法纺丝工艺为：喷丝孔挤出速率为3.8ml/min，纺丝温度为85℃，喷丝孔孔径为0.32mm；
(4)纺丝得到的初生纤维依次经过温度为-10℃的以乙醇为溶剂的第一级凝固浴(固化时间为2.0min)、第一次拉伸(拉伸倍数为1.2倍)、温度为1.0℃的以乙醇为溶剂的第二级凝固浴(固化时间为1.9min)、第二次拉伸(拉伸倍数为1.4倍)、温度为10℃的乙醇为溶剂的第三级凝固浴(固化时间为2.8min)处理；最后依次经过温度为191℃的第一次热拉伸(拉伸倍数为2.9倍)、萃取(溶剂为乙醇，温度为20℃，时间为24h)、温度为202℃的第二次热拉伸(拉伸倍数为3.9倍)后制得高强高模聚乙烯醇纤维；则该纤维的总拉伸倍数为19.0倍。
制得的LaCl3交联的高强高模聚乙烯醇纤维，包括聚乙烯醇及分散在所述纤维中的LaCl3；该纤维的断裂强度为15.1cN/dtex，纤度为6.9dtex，弹性模量为341cN/dtex，熔点为250℃。

Claims (10)

1.一种LaCl3交联的高强高模聚乙烯醇纤维的制备方法，其特征是：先将聚合度为1700～2600的聚乙烯醇溶于DMSO中，再加入LaCl3，至聚乙烯醇完全溶解后得到纺丝液；再进行湿法纺丝，得到的初生纤维依次经过第一级凝固浴、第一次拉伸、第二级凝固浴、第二次拉伸和第三级凝固浴处理，再经过第一次热拉伸、萃取和第二次热拉伸后制得高强高模聚乙烯醇纤维；
所述第一级凝固浴的温度为-11～-9℃；第二级凝固浴的温度为-1～1℃；第三级凝固浴的温度为9～10℃；第一级凝固浴、第二级凝固浴和第三级凝固浴的溶剂均为甲醇或乙醇。
2.根据权利要求1所述的一种LaCl3交联的高强高模聚乙烯醇纤维的制备方法，其特征在于，聚乙烯醇的醇解度为98～99％；
纺丝液中，聚乙烯醇的质量分数为13～14wt％，LaCl3的质量分数为0.5～0.8wt％；
湿法纺丝工艺为：喷丝孔挤出速率为3.8～4.0ml/min，纺丝温度为85～90℃，喷丝孔孔径为0.30～0.32mm。
3.根据权利要求1述的一种LaCl3交联的高强高模聚乙烯醇纤维的制备方法，其特征在于，纺丝液在湿法纺丝前还在温度为78～80℃条件下脱泡处理2.5～3h。
4.根据权利要求1述的一种LaCl3交联的高强高模聚乙烯醇纤维的制备方法，其特征在于，第一级凝固浴的固化时间为1.8～2.0min；第二级凝固浴的固化时间为1.8～2.0min；第三级凝固浴的固化时间为2.8～3.0min。
5.根据权利要求1述的一种LaCl3交联的高强高模聚乙烯醇纤维的制备方法，其特征在于，第一次拉伸的拉伸倍数为1.1～1.3倍。
6.根据权利要求5所述的一种LaCl3交联的高强高模聚乙烯醇纤维的制备方法，其特征在于，第二次拉伸的拉伸倍数为1.4～1.6倍。
7.根据权利要求1述的一种LaCl3交联的高强高模聚乙烯醇纤维的制备方法，其特征在于，第一次热拉伸的温度为188～192℃，第二次热拉伸的温度为198～202℃。
8.根据权利要求7所述的一种LaCl3交联的高强高模聚乙烯醇纤维的制备方法，其特征在于，第一次热拉伸的拉伸倍数为2.8～3.0倍，第二次热拉伸的拉伸倍数为3.0～4.1倍。
9.根据权利要求1所述的一种LaCl3交联的高强高模聚乙烯醇纤维的制备方法，其特征在于，萃取的溶剂为甲醇或乙醇，萃取温度为19～20℃，萃取时间为23～24h。
10.采用权利要求1～9中任一项所述的一种LaCl3交联的高强高模聚乙烯醇纤维的制备方法制备的高强高模聚乙烯醇纤维，其特征是：高强高模聚乙烯醇纤维的断裂强度为13.6～16.3cN/dtex，纤度为6.2～8.3dtex，弹性模量为325～347cN/dtex，熔点为246～253℃。
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