專利名稱：聚乙烯醇濕法交聯(lián)紡絲工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制取高強(qiáng)高模合成纖維的方法，具體地說(shuō)，是由聚乙烯醇配合交聯(lián)劑紡制一種高強(qiáng)高模聚乙烯醇纖維的紡絲工藝方法。
聚乙烯醇原料來(lái)源廣泛，具有廣泛的用途，但提高其強(qiáng)度和模量，仍是合成纖維工作者孜孜以求的目標(biāo)之一。例如聚乙烯醇纖維與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強(qiáng)制品，它要求聚乙烯醇纖維具有更高的強(qiáng)度和模量。目前，國(guó)內(nèi)外多數(shù)利用濕法紡絲紡制高強(qiáng)高模的聚乙烯醇纖維，一般以DP＝1750±50的普通分子量聚乙烯醇為原料，均使用硼做交聯(lián)劑，以中國(guó)專利公開CN 1031727A“聚乙烯醇長(zhǎng)絲束生產(chǎn)工藝”為例，它公開了一種在濃度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％的環(huán)氧乙烷高聚物，制成紡絲原液。其工藝過(guò)程的順序?yàn)?，先?jīng)過(guò)凝固浴、中和浴、濕熱牽伸、然后水洗干燥，干熱牽伸處理，從而得到6～30萬(wàn)旦的干拉強(qiáng)度為11.6克/旦，初始模量264克/旦，伸度7.7％的高強(qiáng)纖維。但經(jīng)實(shí)踐認(rèn)為，其強(qiáng)度，特別是模量還有提高的可能性。此外，為了提高牽伸性能，纖維中硼酸含量最多不超過(guò)0.3％，這就增加了水洗去除硼酸的時(shí)間，導(dǎo)致纖維溶脹和并絲，使干熱牽伸時(shí)容易出現(xiàn)毛絲和斷頭，影響連續(xù)操作和產(chǎn)品的質(zhì)量。與此同類的制造方法，如日本專利昭47-42058，昭54-32858，昭59-43112等，皆有此缺欠。
本發(fā)明的目的在于避免上述存在的不足之處，提供一種采用聚乙烯醇普通紡絲工藝，可紡性好，水洗時(shí)間短，纖維強(qiáng)度和模量較高的聚乙烯醇濕法交聯(lián)紡絲工藝。
本發(fā)明的目的可以用如下方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，其聚乙烯醇濕法交聯(lián)紡絲工藝首先將聚乙烯醇和交聯(lián)劑配制成紡絲溶液，其原液組成為聚乙烯醇濃度為12～16％，交聯(lián)劑加入濃度0.5～5％，所用交聯(lián)劑由水溶性的鋯化合物、鈦鹽、硼酸鹽、硅酸鹽中的兩種或兩種以上組成，加入比例為 3～5∶2～3.5∶1～2.5∶1～2.5，紡絲溫度95～98℃；溶液經(jīng)噴絲孔噴入凝固浴成絲，其凝固浴由第一凝固浴和第二凝固浴構(gòu)成，第一凝固浴組成為氫氧化鈉15～50克/升，硫酸鈉300～380克/升，控制溫度40～50℃；第二凝固浴組成為氫氧化鈉10～30克/升，硫酸鈉330～410克/升，控制溫度為45～50℃，同時(shí)進(jìn)行牽伸2～4倍；然后順序經(jīng)過(guò)濕熱牽伸、酸浴、中和浴、干燥、干熱牽伸得到高強(qiáng)高模長(zhǎng)絲。
本法主要目的是使纖維在初生態(tài)時(shí)保持結(jié)構(gòu)的均勻性和良好的牽伸性能，初生纖維外觀近似呈圓形截面，為此采用雙凝固浴在第一凝固浴，使大分子產(chǎn)生一定的交聯(lián)，避免了分子間的無(wú)規(guī)纏繞，使初生纖維維持凝膠狀態(tài)并緩慢凝固，在第二凝固浴減少氫氧化鈉量，適當(dāng)增加硫酸鈉濃度，使大分子聚乙烯醇進(jìn)一步脫水、交聯(lián)，形成結(jié)構(gòu)均勻的初生纖維，并進(jìn)行首次牽伸。為配合本工藝，其交聯(lián)劑的選擇應(yīng)使聚乙烯醇分子交聯(lián)容易，并要滿足紡絲工藝對(duì)纖維的要求。交聯(lián)劑應(yīng)用水溶性的鋯化合物、鈦鹽、硼酸鹽和硅酸鹽。此外，本發(fā)明中由于采用二個(gè)凝固浴形成了結(jié)構(gòu)均勻的初生纖維，有很好的牽伸性能。本發(fā)明的目的還可以用如下的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，在首次牽伸后纖維進(jìn)入濕熱牽伸浴，浴中維持硫酸鈉濃度340～380克/升，在溫度80～95℃下，牽伸2～4倍。接著進(jìn)入酸浴，酸浴中維持硫酸鈉濃度280～320克/升，硫酸濃度10～40克/升，在硫酸作用下使聚乙烯醇大分子已產(chǎn)生交聯(lián)發(fā)生部分解交聯(lián)，目的在于提高纖維的干熱牽伸性能。在中和浴中纖維停留時(shí)間為20～90秒，目的在于洗去硫酸和硫酸鈉，使纖維呈中性，這一過(guò)程停留時(shí)間比對(duì)比專利技術(shù)水洗時(shí)間短，避免纖維發(fā)生溶脹，保證了纖維的高倍牽伸即保證了高倍牽伸所具有的高強(qiáng)特性，雖然仍帶有一定的交聯(lián)分子，但不影響牽伸性能且能增加產(chǎn)品的強(qiáng)度。再經(jīng)干燥箱控制溫度120～150℃進(jìn)行干燥，干燥時(shí)間為1～5分鐘。最后，在225～245℃下進(jìn)行干熱牽伸，總的牽伸倍數(shù)可達(dá)15～18倍。其干燥及牽伸可采用現(xiàn)有技術(shù)，其所用裝置采用現(xiàn)有技術(shù)所用的裝置稍加改造即可。
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)1，以DP1750±50國(guó)產(chǎn)普通聚乙烯醇為原料，采用鋯、鈦、硼、硅型復(fù)合交聯(lián)劑和雙凝固浴濕法交聯(lián)紡絲工藝，可以達(dá)到15克/旦高強(qiáng)度，360克/旦高模量的聚乙烯醇纖維，比對(duì)比專利技術(shù)分別提高30％和36％；牽伸性能好，可達(dá)到15～18倍，比對(duì)比專利高約2～5倍。2，在中和浴中不刻意洗去纖維中剩余的交聯(lián)劑，不但可以避免纖維發(fā)生溶脹，而且可以保留少量交聯(lián)，從而提高纖維的模量。3，可用于加工高強(qiáng)度的產(chǎn)品，如繩索、蓬蓋布、水龍帶、工業(yè)縫紉線、土工布、安全帶、吊裝袋、運(yùn)輸帶、濾芯材料、阻燃制品等，還可以作為石棉代用品，用于生產(chǎn)水泥以及其他增強(qiáng)水泥復(fù)合材料，在國(guó)內(nèi)外具有廣泛的市場(chǎng)。
本發(fā)明附圖
的圖面說(shuō)明如下附圖為本發(fā)明工藝流程簡(jiǎn)圖。
下面配合附圖以實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明，為了更易推廣，我們使用最常用的聚合度DP1750±50，醇解度99.9％聚乙烯醇，制成濃度14％的水溶液。將聚乙烯醇重量的2％的復(fù)合交聯(lián)劑添加到溶液中，復(fù)合交聯(lián)劑選用硫酸鋯、四硼酸鈉，其組成為硫酸鋯∶四硼酸鈉＝3∶2。聚乙烯醇紡絲原液通過(guò)孔徑為0.08毫米的噴絲孔1擠入含硫酸鈉370克/升、氫氧化鈉30克/升，溫度為45℃的第一凝固浴2，形成凝膠狀初生纖維，其工藝流程示意圖見附圖，接著進(jìn)入硫酸鈉400克/升，氫氧化鈉15克/升，溫度45℃的第二凝固浴3，進(jìn)一步脫水、凝固，并牽伸2.5倍。濕熱牽伸浴4中硫酸鈉360克/升，溫度90℃，牽伸2倍。然后進(jìn)入含硫酸鈉280克/升，硫酸15克/升的酸浴5，室溫牽伸1.4倍，在牽伸中使纖維中大量的交聯(lián)解除。然后進(jìn)入室溫的中和浴6，洗去纖維中的硫酸鈉和硫酸，在中和浴中停留30秒。接著在140℃干燥箱7中干燥，之后進(jìn)入235℃干熱牽伸箱8進(jìn)行干熱牽伸，使纖維總牽伸倍數(shù)達(dá)到16倍。制成纖維經(jīng)測(cè)定，強(qiáng)度為15克/旦，模量360克/旦，斷裂伸長(zhǎng)為6.0％，纖度為1.48分特。整個(gè)工藝連續(xù)操作，由于與現(xiàn)有國(guó)產(chǎn)維綸的紡絲工藝基本一致，可利用原維綸生產(chǎn)裝置，稍加改動(dòng)即可生產(chǎn)高強(qiáng)高模聚乙烯醇纖維。
注本發(fā)明所指“％”皆為重量百分比。
權(quán)利要求
1.一種聚乙烯醇濕法交聯(lián)紡絲工藝，由聚乙烯醇和交聯(lián)劑配制成紡絲溶液，經(jīng)噴絲孔(1)成絲后，進(jìn)入凝固浴(2)、(3)并牽伸，然后經(jīng)濕熱牽伸浴(4)、酸浴(5)、中和浴(6)、干燥(7)，于熱牽伸(8)工藝過(guò)程得到高強(qiáng)高模長(zhǎng)絲，其特征在于①紡絲原液組成為聚乙烯醇濃度為12～16％，交聯(lián)劑加入濃度0.5～5％，紡絲溫度95～98℃；②其前部工藝過(guò)程為紡絲溶液經(jīng)噴絲孔(1)后，順序經(jīng)過(guò)第一、第二凝固浴(2)、(3)、濕熱牽伸浴(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)組成，第一凝固浴(2)含氫氧化鈉15～50克/升，硫酸鈉300～380克/升，控制溫度40～50℃；第二凝固浴(3)含氫氧化鈉10～30克/升，硫酸鈉330～410克/升，控制溫度為45～50℃，同時(shí)牽伸2～4倍；(4)所用交聯(lián)劑由水溶性的鋯化合物、鈦鹽、硼酸鹽、硅酸鹽中的兩種或兩種以上組成，加入比例為3～5∶2～3.5∶1～2.5∶1～2.5。
2.如權(quán)利要求1所述之聚乙烯醇濕法交聯(lián)紡絲工藝，其特征在于纖維在中和浴(6)中和時(shí)間為20～90秒。
全文摘要
本發(fā)明為聚乙烯醇濕法交聯(lián)紡絲工藝,它以普通分子量聚乙烯醇為原料,以鋯、硼、鈦、硅組成復(fù)合交聯(lián)劑,加水溶解后,在第一凝固浴中紡絲,在第二凝固浴中脫水、凝固。然后進(jìn)行濕熱牽伸,在酸浴中進(jìn)行解交聯(lián)處理,在中和浴中去除纖維中的酸和硫酸鈉,經(jīng)干燥,最后進(jìn)行干熱牽伸,總牽伸倍數(shù)達(dá)到15～18倍。制得的纖維強(qiáng)度為15克/旦,模量為360克/旦。本發(fā)明可使用現(xiàn)有維綸紡絲裝置,工藝簡(jiǎn)單,便于推廣,市場(chǎng)廣闊。
文檔編號(hào)D01F9/21GK1197858SQ9810136
公開日1998年11月4日 申請(qǐng)日期1998年4月14日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月14日
發(fā)明者朱本松, 蔡夫柳, 李小寧 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工總公司, 北京服裝學(xué)院