聚乙烯醇单丝及其生产方法与流程

文档序号:11147706阅读:886来源:国知局

本发明涉及聚乙烯醇单丝及其生产方法,属于高分子纤维领域。



背景技术:

聚乙烯醇体现在分子量的大小与醇解中羧基的非完全取代,从而形成高粘度、低粘度、高醇解度与低醇解度的品种差异,由于聚乙烯醇是典型的多元醇,与碳水化合物及其相似,与水能混溶,且由于其属于高分子,溶解于水中的溶液具有较高浓粘度。能与水混溶的高分子材料,无论在自然界还是工业合成都是极其罕见的。

聚乙烯醇进行高度聚合之后形成聚乙烯醇单丝,其具有良好的表面性能,容易与其他材料牢固的粘结在一起,还拥有良好的耐酸碱性、耐候性、高强度。不但可以作为理想的石棉、玻璃纤维替代品而广泛应用在建筑材料增强等方面,还能应用在防弹材料上。目前CN101709513A公开的使用湿法纺丝的聚乙烯醇单丝的强度在2.5cN/dtex左右,单丝直径为0.4-18.7dtex。故制备的单丝强度韧性都不尽如人意,影响了其在工业,纺织等领域的应用前景。



技术实现要素:

本发明的目的是为了克服上述缺陷提供一种高强度,高韧性的大直径聚乙烯醇单丝。

本发明的另一个目的是提供一种本发明的大直径聚乙烯醇单丝的生产方法。

本发明提供了一种大直径聚乙烯醇单丝,所述单丝直径为7.4mm;所述单丝中含有65wt%的聚乙烯醇和3-0.55wt%的经过改性处理的纳米无机添加剂,单丝的断裂强度为3-6.5cN/dtex,断裂伸长率为18-34%;所述改性处理为采用1-18wt%的硅烷偶联剂对3-0.55wt%的纳米无机粒子进行表面改性处理。

所述的纳米无机添加剂为纳米二氧化钛或纳米碳酸钙。

所述的纳米二氧化钛的改性方法为将1-18wt%的KH560硅烷偶联剂和3-0.55wt%纳米二氧化钛的混合后,加入水4-6ml,无水乙醇70-78ml,将该混合物先置于超声波清洗器中进行超声振荡34-38min,然后再在温度为78-93℃水浴锅中进行加热并搅拌5-7h,搅拌速度为102-218m/min,搅拌后,混合液用转速3552-4520r/min离心机分离,反复数次,将所得物放在温度为78-82℃电热鼓风干燥箱中干燥1-3h,然后在温度为180-225℃的真空干燥箱中烘干24h,得到改性纳米二氧化钛。

本发明还提供了生产本发明大直径聚乙烯醇单丝的方法,包括聚乙烯醇溶解、脱泡、湿法纺丝、拉伸卷绕和缩醛化处理工艺,其中所述的拉伸卷绕工艺为将从凝固浴中出来的单丝进行卷绕,卷绕速度为93-98m/min,然后进行后拉伸,第一步拉伸,拉伸倍率为1.2-1.5倍,第二道拉伸,采取热风拉伸,温度为225-245℃,拉伸倍率为4.2-5.8倍,最后对所得的聚乙烯醇单丝进行卷绕,速度为52-115m/min。

所述的聚乙烯醇溶解工艺为对聚乙烯醇颗粒与改性的纳米无机粒子进行机械搅拌混合,混合完全,得到混合料,将混合料加入烧杯中,再加水,然后在恒温93-96℃的条件下进行搅拌5-10h,使之溶解完全,得到质量浓度为12-23%的纺丝原液。

所述的脱泡工艺为在恒温条件下,温度设置为93-96℃,对纺丝原液进行过滤,然后在保温条件下采用水蒸气三级喷射技术对纺丝原液进行负压脱泡。

所述的湿法纺丝工艺为采用自制的简易纺丝装置对聚乙烯醇纺丝原液进行湿法纺丝,凝固浴中出丝速度为22-98m/min;所述的凝固浴是浓度为5-8%的硫酸钠溶液。

所述的缩醛化处理工艺为将上述半成品在缩醛化处理液中进行缩醛化处理,温度为52-78℃,时间为34-50min,最后进行水洗干燥。

所述的缩醛化处理液为由浓度为34-35g/L的甲醇、340-342g/L的硫酸和222-225g/L的硫酸钠组成的混合溶液。

本发明的有益效果:本发明的单丝中含有65wt%的聚乙烯醇和3-0.55wt%的经过改性处理的纳米无机添加剂,单丝直径为7.4mm,单丝断裂强度为3-6.5cN/dtex,断裂伸长率为18-34%,其中添加的纳米无机添加剂明显的改善了单丝的强度和韧性,本发明的生产方法的后拉伸阶段采用的两步拉伸工序,能够使大直径聚乙烯醇单丝结晶充分,有利于单丝的强度的提高。

具体实施方式:

下面的实施列可以使本专业技术人员更全面的理解本发明,但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施列1

65%聚乙烯醇颗粒与0.55%改性的纳米TiO2进行机械搅拌混合,混合完全,得到混合料。将混合料加入烧杯中,再加水,然后在恒温96℃的条件下进行搅拌6h,得到质量浓度为18%的纺丝原液。在恒温条件下,温度设置为93℃,对纺丝原液进行过滤,然后在保温条件下采用水蒸气三级喷射技术对纺丝原液进行负压脱泡,采用自制的简易纺丝装置对纺丝原液进行湿法纺丝。凝固浴中出丝速度为80m/min。将从凝固浴中出来的单丝进行卷绕,然后再进行后拉伸工序,第一步拉伸倍率为5.0倍,第二步拉伸采取热风拉伸,温度为222℃,拉伸倍率为5.0倍。最后对所得的单丝进行卷绕,速度为95m/min。温度为60℃的条件下,将经过后拉伸处理的单丝放在缩醛化处理液中进行处理34min,然后再进行水洗、干燥。所得单丝直径为4mm,单丝断裂强度为4.5cN/dtex,断裂伸长率为22%。

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