CN1197858A - 聚乙烯醇湿法交联纺丝工艺 - Google Patents

Abstract

本发明为聚乙烯醇湿法交联纺丝工艺,它以普通分子量聚乙烯醇为原料,以锆、硼、钛、硅组成复合交联剂,加水溶解后,在第一凝固浴中纺丝,在第二凝固浴中脱水、凝固。然后进行湿热牵伸,在酸浴中进行解交联处理,在中和浴中去除纤维中的酸和硫酸钠,经干燥,最后进行干热牵伸,总牵伸倍数达到15～18倍。制得的纤维强度为15克/旦,模量为360克/旦。本发明可使用现有维纶纺丝装置,工艺简单,便于推广,市场广阔。

Description

聚乙烯醇湿法交联纺丝工艺

本发明涉及一种制取高强高模合成纤维的方法，具体地说，是由聚乙烯醇配合交联剂纺制一种高强高模聚乙烯醇纤维的纺丝工艺方法。

聚乙烯醇原料来源广泛，具有广泛的用途，但提高其强度和模量，仍是合成纤维工作者孜孜以求的目标之一。例如聚乙烯醇纤维与水泥有很好的粘合性和固化性，可代替石棉用于制取水泥增强制品，它要求聚乙烯醇纤维具有更高的强度和模量。目前，国内外多数利用湿法纺丝纺制高强高模的聚乙烯醇纤维，一般以 DP＝1750±50的普通分子量聚乙烯醇为原料，均使用硼做交联剂，以中国专利公开：CN 1031727A“聚乙烯醇长丝束生产工艺”为例，它公开了一种在浓度14～20％下，在聚乙烯醇中加入按重量0.8～5.5％的硼酸和0.05～1.5％的环氧乙烷高聚物，制成纺丝原液。其工艺过程的顺序为，先经过凝固浴、中和浴、湿热牵伸、然后水洗干燥，干热牵伸处理，从而得到6～30万旦的干拉强度为11.6克/旦，初始模量264克/旦，伸度7.7％的高强纤维。但经实践认为，其强度，特别是模量还有提高的可能性。此外，为了提高牵伸性能，纤维中硼酸含量最多不超过0.3％，这就增加了水洗去除硼酸的时间，导致纤维溶胀和并丝，使干热牵伸时容易出现毛丝和断头，影响连续操作和产品的质量。与此同类的制造方法，如日本专利昭47-42058，昭54-32858，昭59-43112等，皆有此缺欠。

本发明的目的在于避免上述存在的不足之处，提供一种采用聚乙烯醇普通纺丝工艺，可纺性好，水洗时间短，纤维强度和模量较高的聚乙烯醇湿法交联纺丝工艺。

本发明的目的可以用如下方法来实现，其聚乙烯醇湿法交联纺丝工艺首先将聚乙烯醇和交联剂配制成纺丝溶液，其原液组成为：聚乙烯醇浓度为12～16％，交联剂加入浓度0.5～5％，所用交联剂由水溶性的锆化合物、钛盐、硼酸盐、硅酸盐中的两种或两种以上组成，加入比例为  3～5∶2～3.5∶1～2.5∶1～2.5，纺丝温度95～98℃；溶液经喷丝孔喷入凝固浴成丝，其凝固浴由第一凝固浴和第二凝固浴构成，第一凝固浴组成为：氢氧化钠：15～50克/升，硫酸钠：300～380克/升，控制温度：40～50℃；第二凝固浴组成为：氢氧化钠：10～30克/升，硫酸钠：330～410克/升，控制温度为：45～50℃，同时进行牵伸2～4倍；然后顺序经过湿热牵伸、酸浴、中和浴、干燥、干热牵伸得到高强高模长丝。

本法主要目的是使纤维在初生态时保持结构的均匀性和良好的牵伸性能，初生纤维外观近似呈圆形截面，为此采用双凝固浴：在第一凝固浴，使大分子产生一定的交联，避免了分子间的无规缠绕，使初生纤维维持凝胶状态并缓慢凝固，在第二凝固浴减少氢氧化钠量，适当增加硫酸钠浓度，使大分子聚乙烯醇进一步脱水、交联，形成结构均匀的初生纤维，并进行首次牵伸。为配合本工艺，其交联剂的选择应使聚乙烯醇分子交联容易，并要满足纺丝工艺对纤维的要求。交联剂应用水溶性的锆化合物、钛盐、硼酸盐和硅酸盐。此外，本发明中由于采用二个凝固浴形成了结构均匀的初生纤维，有很好的牵伸性能。本发明的目的还可以用如下的方法来实现，在首次牵伸后纤维进入湿热牵伸浴，浴中维持硫酸钠浓度：340～380克/升，在温度80～95℃下，牵伸2～4倍。接着进入酸浴，酸浴中维持硫酸钠浓度：280～320克/升，硫酸浓度：10～40克/升，在硫酸作用下使聚乙烯醇大分子已产生交联发生部分解交联，目的在于提高纤维的干热牵伸性能。在中和浴中纤维停留时间为：20～90秒，目的在于洗去硫酸和硫酸钠，使纤维呈中性，这一过程停留时间比对比专利技术水洗时间短，避免纤维发生溶胀，保证了纤维的高倍牵伸即保证了高倍牵伸所具有的高强特性，虽然仍带有一定的交联分子，但不影响牵伸性能且能增加产品的强度。再经干燥箱控制温度120～150℃进行干燥，干燥时间为：1～5分钟。最后，在225～245℃下进行干热牵伸，总的牵伸倍数可达15～18倍。其干燥及牵伸可采用现有技术，其所用装置采用现有技术所用的装置稍加改造即可。

本发明相比现有技术具有以下优点：1，以 DP1750±50国产普通聚乙烯醇为原料，采用锆、钛、硼、硅型复合交联剂和双凝固浴湿法交联纺丝工艺，可以达到15克/旦高强度，360克/旦高模量的聚乙烯醇纤维，比对比专利技术分别提高30％和36％；牵伸性能好，可达到15～18倍，比对比专利高约2～5倍。2，在中和浴中不刻意洗去纤维中剩余的交联剂，不但可以避免纤维发生溶胀，而且可以保留少量交联，从而提高纤维的模量。3，可用于加工高强度的产品，如绳索、蓬盖布、水龙带、工业缝纫线、土工布、安全带、吊装袋、运输带、滤芯材料、阻燃制品等，还可以作为石棉代用品，用于生产水泥以及其他增强水泥复合材料，在国内外具有广泛的市场。

本发明附图的图面说明如下：

附图为本发明工艺流程简图。

下面配合附图以实施例说明本发明，为了更易推广，我们使用最常用的聚合度 DP1750±50，醇解度99.9％聚乙烯醇，制成浓度14％的水溶液。将聚乙烯醇重量的2％的复合交联剂添加到溶液中，复合交联剂选用硫酸锆、四硼酸钠，其组成为硫酸锆∶四硼酸钠＝3∶2。聚乙烯醇纺丝原液通过孔径为0.08毫米的喷丝孔1挤入含硫酸钠370克/升、氢氧化钠30克/升，温度为45℃的第一凝固浴2，形成凝胶状初生纤维，其工艺流程示意图见附图，接着进入硫酸钠400克/升，氢氧化钠15克/升，温度45℃的第二凝固浴3，进一步脱水、凝固，并牵伸2.5倍。湿热牵伸浴4中硫酸钠360克/升，温度90℃，牵伸2倍。然后进入含硫酸钠280克/升，硫酸15克/升的酸浴5，室温牵伸1.4倍，在牵伸中使纤维中大量的交联解除。然后进入室温的中和浴6，洗去纤维中的硫酸钠和硫酸，在中和浴中停留30秒。接着在140℃干燥箱7中干燥，之后进入235℃干热牵伸箱8进行干热牵伸，使纤维总牵伸倍数达到16倍。制成纤维经测定，强度为15克/旦，模量360克/旦，断裂伸长为6.0％，纤度为1.48分特。整个工艺连续操作，由于与现有国产维纶的纺丝工艺基本一致，可利用原维纶生产装置，稍加改动即可生产高强高模聚乙烯醇纤维。

注：本发明所指“％”皆为重量百分比。

Claims (2)

1、一种聚乙烯醇湿法交联纺丝工艺，由聚乙烯醇和交联剂配制成纺丝溶液，经喷丝孔(1)成丝后，进入凝固浴(2)、(3)并牵伸，然后经湿热牵伸浴(4)、酸浴(5)、中和浴(6)、干燥(7)，于热牵伸(8)工艺过程得到高强高模长丝，其特征在于：①纺丝原液组成为：聚乙烯醇浓度为12～16％，交联剂加入浓度0.5～5％，纺丝温度95～98℃；②其前部工艺过程为：纺丝溶液经喷丝孔(1)后，顺序经过第一、第二凝固浴(2)、(3)、湿热牵伸浴(4)、酸浴(5)、中和浴(6)；③其凝固浴由第一凝固浴(2)和第二凝固浴(3)组成，第一凝固浴(2)含：氢氧化钠：15～50克/升，硫酸钠：300～380克/升，控制温度：40～50℃；第二凝固浴(3)含：氢氧化钠：10～30克/升，硫酸钠：330～410克/升，控制温度为：45～50℃，同时牵伸2～4倍；(4)所用交联剂由水溶性的锆化合物、钛盐、硼酸盐、硅酸盐中的两种或两种以上组成，加入比例为：3～5∶2～3.5∶1～2.5∶1～2.5。

2、如权利要求1所述之聚乙烯醇湿法交联纺丝工艺，其特征在于纤维在中和浴(6)中和时间为：20～90秒。