[發(fā)明專利]一種聚乙烯醇熔紡超細纖維的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410230739.1
• 申請日: 2014-05-28
• 公開（公告）號: CN103981593A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄧忠華;鄧忠林;劉美蓮;丁曉峰
• 申請（專利權(quán)）人: 永安市寶華林實業(yè)發(fā)展有限公司
• 主分類號: D01F8/10
• 分類號: D01F8/10;D01F8/06;D01D5/36;D01D10/02
• 代理公司: 廈門龍格專利事務(wù)所(普通合伙) 35207
• 代理人: 婁燁明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉化纖纖維制造領(lǐng)域，尤其涉及到一種聚乙烯醇熔紡超細纖維的制備方法。

背景技術(shù)

聚乙烯醇(PVA)是一種性能優(yōu)良、用途廣泛的多羥基聚合物。PVA纖維具有耐腐蝕性、耐氣候性優(yōu)異、在復(fù)合材料中與基體材料界面粘結(jié)性良好等優(yōu)點，在國民經(jīng)濟和高技術(shù)領(lǐng)域用途廣泛，市場潛力極大。

但由于PVA大分子多羥基、強氫鍵的特性使其熔點(熔點234℃)與熱分解溫度(242℃)十分接近，難以直接進行熱塑性加工。因此，傳統(tǒng)PVA纖維一般采用濕法紡絲制備。濕法紡絲制備PVA纖維時，在凝固浴成型階段存在雙向傳質(zhì)過程(雙擴散過程)，致使其初生纖維截面往往呈現(xiàn)“腰子”形，且存在明顯的皮芯結(jié)構(gòu)，制約著PVA纖維性能的進一步提升。此外，濕法紡絲需大量溶劑，因此加工成本高、工序復(fù)雜，且環(huán)境污染嚴(yán)重，上述問題極大的限制了PVA纖維的應(yīng)用。為此，研究者開始探索利用纖維行業(yè)最成熟、最環(huán)保、流程最短的熔紡法來制備PVA普通乃至高性能纖維。

近年來，已初步實現(xiàn)了PVA粗旦纖維的熔融紡絲成型。其主要通過化學(xué)共聚、物理共混或增塑的方法，制備出可熔融紡絲的熱塑性PVA。

共聚方法一般采用乙烯單體與醋酸乙烯酯單體以一定比例共聚，制成EVOH或EVA共聚體，由于乙烯成分的加入，減少了PVA中的氫鍵密度，降低了PVA分子間相互作用能，使PVA熔點降低，熔融加工性能提高；物理共混的方法一般采用在PVA中添加一定比例的低分子量蠟狀PE或水性聚氨酯、聚酰胺等，通過共混制得改性PVA，上述改性劑的加入，可降低PVA的熔點，提高其熱塑性，從而實現(xiàn)PVA的熔融紡絲。

如中國專利“一種制備高性能聚乙烯醇纖維的方法”(申請?zhí)枺?00510057435.0，公開號：CN1786302A)采用由含氮化合物、親水性輔助添加劑和水組成的復(fù)合改性劑與聚乙烯醇進行分子間氫鍵復(fù)合，制備改性聚乙烯醇；在擠出紡絲設(shè)備對改性聚乙烯醇進行熔融紡絲，制備截面為圓形或異形、結(jié)構(gòu)均勻的聚乙烯醇初生纖維；再通過多級拉伸，干燥，熱定型制備高性能聚乙烯醇纖維；

再如中國專利“一種熔紡高強高模聚乙烯醇纖維的制備方法”(申請?zhí)枺?01210079633.7，公開號：CN10277658A)將聚乙烯醇與水混合均勻后進行充分溶脹步驟；將充分溶脹的聚乙烯醇加入雙螺桿擠出機后，經(jīng)充分的熔融后擠出，熔體細流經(jīng)過吹風(fēng)冷卻形成初生纖維，經(jīng)熱風(fēng)烘箱干燥后、多級拉伸和緊張熱定型后形成聚乙烯醇纖維。

還如中國專利“熱塑性聚乙烯醇纖維及其制備方法”(申請?zhí)枺?9126427.4，公開號：CN1259594A)通過共聚、末端改性及后續(xù)反應(yīng)導(dǎo)入官能團得到改性水溶性聚乙烯醇，再添加2～20％(重量)的復(fù)配增塑劑(山梨糖醇的環(huán)氧化物加成物、聚甘油烷基單羧酸酯、PO/EO無規(guī)共聚物等增塑劑復(fù)配)，通過紡絲機熔融紡絲，得到初生纖維，在150℃到200℃之間進行熱牽伸，得到熱塑性聚乙烯醇纖維。

化學(xué)共聚方法一般工藝流程復(fù)雜，設(shè)備要求高，改性成本大；物理共混方法，由于兩組分的共存，極大的影響PVA的分子取向，很難制備高強度PVA纖維；增塑后的PVA樹脂雖具有熔融可紡性，但由于殘余氫鍵作用，熔體流變性，特別是熔體強度很難滿足紡絲和后加工高倍拉伸。因此，PVA熔融紡絲技術(shù)仍然面臨極大技術(shù)挑戰(zhàn)，由于未能很好解決PVA熔體流動性提高帶來的熔體強度降低的問題，目前國內(nèi)外PVA熔融紡絲所制得的纖維均為粗旦絲，直徑一般在100um-1000um。上述粗旦纖維無法在服用纖維領(lǐng)域應(yīng)用，也限制了其在部分產(chǎn)業(yè)用纖維領(lǐng)域的應(yīng)用。

目前PVA熔紡超細纖維制備技術(shù)尚屬空白。然而，對于常規(guī)熔融可紡成纖聚合物開發(fā)領(lǐng)域，利用海島復(fù)合纖維法制備超細纖維的研究已經(jīng)有多年歷史。通常的做法是，選擇兩種熔融可紡聚合物，例如：聚對苯二甲酸乙二酯(PET)和聚丙烯(PP)，利用熔融雙組份復(fù)合紡絲機制成海島型復(fù)合纖維，利用選擇性溶劑去除復(fù)合纖維中的海相(如PP)，得到島相(如PET)超細纖維束。