一种基于聚乙烯醇的水溶非织造布的制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于聚乙烯醇的水溶非织造布的制备方法，属于纺织化纤技术领域。本发明利用水和聚氧化乙烯协同增塑聚乙烯醇，并通过增塑熔体纺丝、在线牵伸、直接成网、制备聚乙烯醇水溶非织造布。本发明制备方法简单、无污染、成本低、适用范围广、应用价值高。该非织造布在服装刺绣和即弃性医疗保健用品等领域有广阔的市场应用前景。
【专利说明】
一种基于聚乙烯醇的水溶非织造布的制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种基于聚乙烯醇的水溶非织造布的制备方法，属于纺织化纤技术领域。
【背景技术】
[0002]聚乙烯醇基水溶性非织造布是一种绿色环保材料，其原料来源丰富，制品性能优良，因而其在家纺、服装、医疗卫生等领域有广泛的市场应用。
[0003]传统的聚乙烯醇基水溶性非织造布是以水溶性短纤维为原料，通过抓毛、梳理、成网、热乳等工艺制备。具有工艺流程长、成本高，制品强度偏低等问题。随着聚酯、聚丙烯等直接成布技术的普及，聚乙烯醇也成为研究热点。但由于聚乙烯醇多羟基的分子结构导致其分子间作用增强，熔点偏高，无法用熔体纺丝方法成型，直接成布技术发展遇到困难。
【发明内容】
[0004]为解决上述问题，本发明通过组合增塑技术克服了聚乙烯醇熔纺直接成布的瓶颈，成功获得聚乙烯醇水溶非织造布。该技术成功有效避免了传统PVA短纤维生产过程的污染问题、大大缩短了工艺流程，降低了生产成本，是一种很有前景的聚乙烯醇水溶非织造布制造技术。
[0005]本发明的目的在于提供一种生产低成本、无污染的水溶非织造布的制造方法。本发明的目的是采用如下技术方案来实现的，一种基于聚乙烯醇的水溶非织造布的制备方法，包括以下步骤:
[0006]SI将具有不同分子量和/或不同醇解度的聚乙烯醇(PVA)进行共混，水洗并离心脱水；
[0007]S2将步骤SI所得聚乙烯醇与聚氧化乙烯、PVA-g-PEG、己内酰胺水溶液进行增塑处理；
[0008]S3将S2处理的产物经熔体纺丝成型后经牵伸、成网、热乳和剪边卷取，得到基于聚乙烯醇的水溶彳_织造布。
[0009]优选的，步骤SI中聚乙烯醇的质量混合比为(100:0)?(0:100)。这里进行混合的聚乙烯醇可以是不同分子量的聚乙烯醇或不同醇解度的聚乙烯醇，也可以是分子量和醇解度均不同的聚乙烯醇按一定的质量比进行混合。优选的，步骤SI中水洗后的聚乙烯醇的含水率为45-65 %。
[0010]优选的，步骤S2中所述的PVA-g-PEG的制备方法如下:以醋酸乙烯酯(VAc)和烯丙基聚乙二醇(APEG)为原料，通过自由基聚合得到以聚醋酸乙烯酯为主链，聚乙二醇为支链的接枝共聚物(PVAc-g-PEG)，将PVAc-g-PEG进行醇解，使醋酸乙烯酯基转变为羟基，得到聚乙烯醇为主链，聚乙二醇为支链的接枝共聚物PVA-g-PEG。
[0011]进一步优选的，所述PVAc-g-PEG制备过程中的自由基聚合为大分子单体自由基聚合，大分子单体为分子量为1200-4000的烯丙基聚乙二醇，反应介质为浓度80^%的甲醇水溶液，催化剂为过硫酸铵，醋酸乙烯酯与烯丙基聚乙二醇的摩尔比为20:1-30:1，反应温度为65-80 °C，反应时间为3-6h。
[0012]进一步优选的，所述PVAc-g-PEG醇解反应的醇解剂为甲醇，催化剂为氢氧化钠；PVAc-g-PEG、甲醇与氢氧化钠的质量比为(25-30): (68-74):(1_2)，醇解温度为40-50°(:，时间为 30-50min。
[0013]优选的，步骤S2中所述增塑处理具体为:将离心脱水后的聚乙烯醇与聚氧化乙烯、PVA-g-PEG和己内酰胺水溶液加入增塑罐，封闭增塑处理1-3小时取出；增塑罐中的投料比例为聚乙烯醇:聚氧化乙烯:PVA-g-PEG:己内酰胺水溶液=(85-92): (5-10):( 1-2): (2-3),封闭增塑处理温度为30-60°C，己内酰胺水溶液浓度为30%。
[0014]优选的，步骤S3具体为:将S2处理的产物加入纺前料斗，送入螺杆挤出机，经螺杆塑化熔融后送入纺丝箱体，经计量栗进入纺丝组件，从中空喷丝板喷出，进入模块式丝室，成型后经热辊和狭缝式组合牵伸，进入铺网机成网，成网后进行热乳和剪边卷取，得到基于聚乙烯醇的水溶彳_织造布。
[0015]优选的，所述模块式丝室由四个模块组成，每个模块设置不同的加热功率，形成由高到低再到高的温度梯度场，温度范围为40-200°C。
[0016]本发明的优点是:
[0017](I)接枝共聚物PVA-g-PEG的主链与主原料PVA具有良好的相容性，支链PEG与增塑剂聚氧化乙烯有良好的相容性、与增塑剂己内酰胺也可以实现就地化学增容，因此以PVA-g-PEG 为增容剂可以很好地解决 PVA 与增塑剂的相容性问题，可以确保熔体的可纺性和良好的力学性能。
[0018](2)本发明提出的将聚乙烯醇不同分子量和不同醇解度的聚乙烯醇进行共混可以在很宽的范围内调整聚乙烯醇的溶解温度，保证原料的可加工性。
[0019](3)本发明提出水、聚氧化乙烯、己内酰胺水溶液复合增塑技术，可以减小聚乙烯醇分子内和分子间氢键，降低PVA的熔点，保证其具有较好的流动性，同时有效降低产物的溶解温度。
[0020](4)本发明采用中空喷丝板成型，增大了纤维在热风中的比表面积，加速了增塑剂水分的挥发，提高了设备产量。
[0021](5)模块式丝室设计，有方便丝室温度控制，确保丝条成型良好不并丝，又有良好的塑性，方便后拉伸，确保丝条及成品纤维质量的提高。
[0022](6)本发明采用热辊和狭缝式组合牵伸技术有助于提高产品强度。
[0023]本发明利用水和聚氧化乙烯协同增塑聚乙烯醇，并通过增塑熔体纺丝、在线牵伸、直接成网、制备聚乙烯醇水溶非织造布。本发明制备方法简单、无污染、成本低、适用范围广、应用价值高。该非织造布在服装刺绣和即弃性医疗保健用品等领域有广阔的市场应用前景。
【具体实施方式】
[0024]下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。下述实施例中如无特殊说明，所采用的实验方法均为常规方法，所用材料、试剂等均可从化学公司购买。本实施例中采用规格分别为1799和1788的聚乙烯醇，PVA-1788即表示聚合度为1700、醇解度为88%，PVA-1799则表示聚合度为1700、醇解度为99%。
[0025]实施例1
[0026]将I份分子量为1200的烯丙基聚乙二醇(APEG)加入质量配比为80:20的水与甲醇的混合溶液，升温到65°C，搅拌均匀后且APEG溶解为均一溶液后，加入催化剂过硫酸铵，同时将20份醋酸乙烯酯(VAc)以I份/min的速度加入溶液，于65 °C反应3小时，得到以聚醋酸乙烯酯为主链，聚乙二醇为支链的接枝共聚物(PVAc-g-PEG)。将PVAc-g-PEG用甲醇进行醇解，使醋酸乙烯酯基转变为羟基，得到聚乙烯醇为主链，聚乙二醇为支链的接枝共聚物PVA-g-PEG ο将25份PVA-g-PEG加入50份甲醇中制成溶液，升温到40 °C后开始向溶液中滴加氢氧化钠甲醇溶液25份(其中24份甲醇，1.0份氢氧化钠)反应30分钟，反应结束进行抽滤，洗涤和干燥，得到聚乙烯醇接枝聚乙二醇共聚物I(PVA-g-PEGI)。
[0027]实施例2
[0028]将I份分子量为2400的APEG加入质量配比为80:20的水与甲醇的混合溶液，升温到700C，搅拌均匀后且APEG溶解为均一溶液后，加入催化剂，同时将30份VAc以I份/min的速度加入溶液，于70 °C反应4.5小时，得到PVAc-g-PEG。将30份PVA-g-PEG加入45份甲醇中制成溶液，升温到50°C后开始向溶液中滴加氢氧化钠甲醇溶液25份(其中23份甲醇，2.0份氢氧化钠)反应50分钟，反应结束进行抽滤，洗涤和干燥，得到聚乙烯醇接枝聚乙二醇共聚物Π(PVA-g-PEGH )0
[0029]实施例3
[0030]将I份分子量为4000的APEG加入质量配比为80:20的水与甲醇的混合溶液，升温到800C，搅拌均匀后且APEG溶解为均一溶液后，加入催化剂，同时将25份VAc以I份/min的速度加入溶液，于80 0C反应6小时，得到PVAc-g-PEG。将25份PVA-g-PEG加入50份甲醇中制成溶液，升温到45°C后开始向溶液中滴加氢氧化钠甲醇溶液25份(其中24份甲醇，1.0份氢氧化钠)反应45分钟，反应结束进行抽滤，洗涤和干燥，得到聚乙烯醇接枝聚乙二醇共聚物m(PVA-g-PEGm)o
[0031 ] 实施例4
[0032]将规格为1799和1788的聚乙烯醇按100:0的比例混合，水洗后压榨获得含水率为65%的聚乙烯醇，将洗后的聚乙烯醇85份、10份聚氧化乙烯、2份PVA-g-PEG 1、3份己内酰胺水溶液投入封闭增塑罐，于60°C增塑处理3小时。取出后加入纺前料斗，送入螺杆挤出机，经螺杆塑化熔融后送入纺丝箱体，经计量栗进入纺丝组件，从中空喷丝板喷出，进入50 °C ,150°C、200°C、120°C模块式丝室，成型后经热辊和狭缝式组合牵伸，进入铺网机成网，成网后进行热乳和剪边卷取，得到基于聚乙烯醇的水溶非织造布制品，水溶非织造布制品溶解温度为 95°C。
[0033]实施例5
[0034]将规格为1799和1788的聚乙烯醇按80:20的比例混合，水洗后压榨获得含水率为55%的聚乙烯醇，将洗后的聚乙烯醇92份、5份聚氧化乙烯、I份PVA-g-PEG Π、2份己内酰胺水溶液投入封闭增塑罐，于40°C增塑处理2小时。取出后加入纺前料斗，送入螺杆挤出机，经螺杆塑化熔融后送入纺丝箱体，经计量栗进入纺丝组件，从中空喷丝板喷出，进入45 °C ,120°C、170、100°C模块式丝室，成型后经热辊和狭缝式组合牵伸，进入铺网机成网，成网后进行热乳和剪边卷取，得到基于聚乙烯醇的水溶非织造布制品，水溶非织造布制品溶解温度为80。。。
[0035]实施例6
[0036]将规格为1799和1788的聚乙烯醇按50:50的比例混合，水洗后压榨获得含水率为50 %的聚乙烯醇，将洗后的聚乙烯醇90份、6份聚氧化乙烯、2份PVA-g-PEGm、2份己内酰胺水溶液投入封闭增塑罐，于35°C增塑处理I小时。取出后加入纺前料斗，送入螺杆挤出机，经螺杆塑化熔融后送入纺丝箱体，经计量栗进入纺丝组件，从中空喷丝板喷出，进入45 °caoo°C、150、100°C模块式丝室，成型后经热辊和狭缝式组合牵伸，进入铺网机成网，成网后进行热乳和剪边卷取，得到基于聚乙烯醇的水溶非织造布制品，水溶非织造布制品溶解温度为70。。。
[0037]实施例7
[0038]将规格为1799和1788的聚乙烯醇按0:100的比例混合，水洗后压榨获得含水率为45%的聚乙烯醇，将洗后的聚乙烯醇92份、6份聚氧化乙烯、I份PVA-g-PEG Π、I份己内酰胺水溶液投入封闭增塑罐，于30°C增塑处理I小时。取出后加入纺前料斗，送入螺杆挤出机，经螺杆塑化熔融后送入纺丝箱体，经计量栗进入纺丝组件，从中空喷丝板喷出，进入40 V、90°C、130、100°C模块式丝室，成型后经热辊和狭缝式组合牵伸，进入铺网机成网，成网后进行热乳和剪边卷取，得到基于聚乙烯醇的水溶非织造布制品，水溶非织造布制品溶解温度为60。。。
【主权项】
1.一种基于聚乙烯醇的水溶非织造布的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: Si将具有不同分子量和/或不同醇解度的聚乙烯醇进行共混，水洗并离心脱水； S2将步骤SI所得聚乙烯醇与聚氧化乙烯、PVA-g-PEG、己内酰胺水溶液进行增塑处理； S3将S2处理的产物经熔体纺丝成型后经牵伸、成网、热乳和剪边卷取，得到基于聚乙烯醇的水溶非织造布。2.根据权利要求1所述的一种基于聚乙烯醇的水溶非织造布的制备方法，其特征在于，步骤SI中聚乙烯醇的质量混合比为(100:0)?(0:100)。3.根据权利要求1所述的一种基于聚乙烯醇的水溶非织造布的制备方法，其特征在于，步骤SI中水洗后的聚乙烯醇的含水率为45-65%。4.根据权利要求1所述的一种基于聚乙烯醇的水溶非织造布的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述的PVA-g-PEG的制备方法如下:以醋酸乙烯酯和烯丙基聚乙二醇为原料，通过自由基聚合得到PVAc-g-PEG，将PVAc-g-PEG进行醇解，使醋酸乙烯酯基转变为羟基，得到PVA-g-PEG。5.根据权利要求4所述的一种基于聚乙烯醇的水溶非织造布的制备方法，其特征在于，所述PVAc-g-PEG制备过程中的自由基聚合为大分子单体自由基聚合，大分子单体为分子量为1200-4000的烯丙基聚乙二醇，反应介质为浓度80wt%的甲醇水溶液，催化剂为过硫酸铵，醋酸乙烯酯与烯丙基聚乙二醇的摩尔比为20:1-30:1，反应温度为65-80°C，反应时间为3-6ho6.根据权利要求4所述的一种基于聚乙烯醇的水溶非织造布的制备方法，其特征在于，所述PVAc-g-PEG醇解反应的醇解剂为甲醇，催化剂为氢氧化钠;PVAc-g-PEG、甲醇与氢氧化钠的质量比为(25-30): (68-74): (1_2)，醇解温度为40_50°C，时间为30_50min。7.根据权利要求1所述的一种基于聚乙烯醇的水溶非织造布的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述增塑处理具体为:将离心脱水后的聚乙烯醇与聚氧化乙烯、PVA-g-PEG和己内酰胺水溶液加入增塑罐，封闭增塑处理1-3小时取出；增塑罐中的投料比例为聚乙烯醇:聚氧化乙烯:PVA-g-PEG:己内酰胺水溶液=(85-92): (5-10):( 1-2): (2_3)，封闭增塑处理温度为 30-60 °C。8.根据权利要求1所述的一种基于聚乙烯醇的水溶非织造布的制备方法，其特征在于，己内酰胺水溶液浓度为30wt %。9.根据权利要求1所述的一种基于聚乙烯醇的水溶非织造布的制备方法，其特征在于，步骤S3具体为:将S2处理的产物加入纺前料斗，送入螺杆挤出机，经螺杆塑化熔融后送入纺丝箱体，经计量栗进入纺丝组件，从中空喷丝板喷出，进入模块式丝室，成型后经热辊和狭缝式组合牵伸，进入铺网机成网，成网后进行热乳和剪边卷取，得到基于聚乙烯醇的水溶非织造布。10.根据权利要求9所述的一种基于聚乙烯醇的水溶非织造布的制备方法，其特征在于，所述模块式丝室由四个模块组成，每个模块设置不同的加热功率，形成由高到低再到高的温度梯度场，温度范围为40-200°C。
【文档编号】D04H1/4326GK106012293SQ201610586155
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月23日
【发明人】郭静, 刘闻, 徐德增, 刘建为
【申请人】大连天马可溶制品有限公司