[發明專利]一種聚乙烯醇纖維及其制備方法

在審

• 申請號: 201610225680.6
• 申請日: 2016-04-12
• 公開（公告）號: CN107287675A
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 向鵬偉;王華全;張振宇;劉嬋;李宇虹
• 申請（專利權）人: 中國石油化工集團公司;中國石化集團四川維尼綸廠
• 主分類號: D01F6/50
• 分類號: D01F6/50;D01F1/10;D01D5/08;D01D5/12;D01D10/02
• 代理公司: 重慶弘旭專利代理有限責任公司50209
• 代理人: 李靖

技術領域

本發明涉及一種PVA(聚乙烯醇)纖維及其制備方法，尤其涉及一種采用半熔融紡絲制備的聚乙烯醇粗旦纖維及其制備方法。

背景技術

優異的聚乙烯醇(PVA)纖維具有高強度、高模量、低伸度等特點，以及優異的耐磨性、耐沖擊性、耐海水腐蝕性、耐氣候性、分散性和與基材界面良好的粘結性能，廣泛用作淺海紫菜養殖用網、高性能繩索、輪胎簾子線、產業用布、水泥增強材料，以及塑料、橡膠增強材料等，具有廣闊的市場潛力。

然而其主要原料聚乙烯醇具有的獨特的多羥基強氫鍵結構，能形成大量的分子內和分子間氫鍵，使其熔點高達220～240℃，但其分解溫度卻很低，160℃即開始脫水醚化，200℃開始分解，難以熔融加工。因此常規聚乙烯醇纖維一般采用濕法生產。但濕法紡絲的雙向傳質過程使聚乙烯醇纖維結構不均勻，有明顯的皮芯結構，無法承受高倍拉伸，限制了聚乙烯醇纖維的應用。

為提高聚乙烯醇纖維的強度，國內外投入大量人力物力競相研究，在聚乙烯醇凝膠紡絲基礎上，開發了聚乙烯醇含硼交聯濕法紡絲(JP H10-046428、JP S37-14422)、干濕法紡絲(JP H07-207521、JP H03-023004、JP H02-300308)，凝膠紡絲(CN 87103211、CN 1092120A、JP S 61-289112)等方法制備結構均勻的PVA初生纖維，并輔以區域拉伸、多級超高拉伸等，制備聚乙烯醇纖維，但上述方法均基于濕法生產，具有濕法紡絲難以克服的缺陷。

熔融紡絲是紡絲行業中最簡單的紡絲方法，纖維成型只涉及聚合物熔體的冷卻過程，工藝流程短，污染小；且纖維成型時斷面均勻性高，可施以高倍拉伸，從而提高纖維品質，是行業內不斷探索的紡絲新技術。專利一種用于熱塑加工聚乙烯醇薄膜的新型增塑方法(CN01107094.3)、一種制備高性能聚乙烯醇纖維的方法(CN200510057435.0)，在聚乙烯醇熔融加工及聚乙烯醇熔融紡絲領域取得了一定的成果，不能滿足熔融紡聚乙烯醇纖維的工業化生產要求，同時制得的聚乙烯醇纖維的機械性能不理想。

發明內容

本發明的目的在于提供一種質量穩定、性能優異的聚乙烯醇纖維產品，同時提供一種操作簡單、穩定，能夠滿足工業化生產的半熔融紡絲工藝制備聚乙烯醇纖維的方法。

本發明目的通過如下技術方案實現的：

一種聚乙烯醇纖維，其特征在于：所述纖維的單纖線密度7～150dtex，結晶度Dc％和纖維的干斷裂強度Fs滿足下述式(I)：

Fs(cN/drex)＞1.2Dc-82(I)，其中75％≤Dc％≤85％。

優選地，上述-NH-CO-基團摩爾含量為0.5～5.5％(mol)。

上述聚乙烯醇纖維的制備方法，其特征在于，包括如下主要工藝步驟：

(1)聚乙烯醇半熔融紡絲，包括聚乙烯醇增塑改性、噴絲、凝固成型、預拉伸和卷繞等工序制得初生纖維，其中聚乙烯醇增塑改性是在聚合度1000～3000，醇解度95～99％(mol)的聚乙烯醇中至少加入沸點大于200℃的酰胺類化合物(優選N-甲基乙酰胺)進行，增塑改性溫度10～100℃，利用熔融紡絲設備，改性聚乙烯醇在熔融狀態經噴絲板進行噴絲，噴絲溫度100～170℃，噴絲后采用20～130℃的氣體對熔融體進行吹風冷卻固化，再進行預拉伸、倍數為2～4倍；

(2)初生纖維的后處理過程，包括初生纖維干燥、熱拉伸、熱處理、冷卻、卷繞和切斷等，其中，熱拉伸倍數為4～10倍。

上述聚乙烯醇纖維的制備方法，第(1)步噴絲后對熔融流體進行吹風的方式為側面吹風，風的方向與熔融流體軸向最好呈90度夾角。

上述聚乙烯醇纖維的制備方法，第(1)步噴絲后進行側面吹風的方式優選為圍繞熔融流體旋轉的吹風方式。

上述聚乙烯醇纖維的制備方法，第(1)步噴絲后對熔融流體進行吹風的方式為，風的方向與熔融流體軸向平行，可以在噴絲板的噴絲孔間歇開通氣孔，氣體從通氣孔中噴出，冷卻熔融流體。

上述聚乙烯醇纖維的制備方法，第(1)步噴絲后進行吹風的氣體可以是空氣、氮氣、CO₂或O₂。

上述聚乙烯醇纖維的制備方法，所述對熔融流體進行吹風的氣體優選為氮氣。

上述聚乙烯醇纖維的制備方法，第(1)步中聚乙烯醇增塑改性時，還可以添加水。

上述聚乙烯醇纖維的制備方法，第(1)步中聚乙烯醇增塑改性時，還可以添加甘油。