专利名称：一种高强高模聚乙烯醇纤维的缩甲醛化方法
技术领域：
本发明涉及一种高强高模聚乙烯醇纤维的缩甲醛化方法，属于高性能纤维的制造 技术领域。
背景技术：
聚乙烯醇是一种性能优良，用途广泛的聚合物，在日本、朝鲜、中国等曾大力发展 聚乙烯醇纤维用以解决人民的衣着问题。但是，随着使用性能更加优良的涤纶、锦纶和腈纶 的崛起和后来居上，聚乙烯醇纤维由于存在抗皱性差、尺寸不稳定、染色性差等缺点，在服 装领域的应用受到较大的限制。聚乙烯醇由于其特殊的结构，用其制备的纤维具有高强高模化的潜力，因此各国 纷纷转入高强高模聚乙烯醇纤维的开发研究中，并取得了众多成果。采用高分子量、高立构 规整度的聚乙烯醇原料或采用特殊的纺丝方法获得了各种高强高模的聚乙烯醇纤维。各类 高强高模PAV纤维的制造方法主要有以下几种(1)湿法加硼纺丝(JP H10-046428(1998)、 JP S37-14422(1962)) ； (2)干湿法纺丝(JP H07-207521 (1995)、JP H03-023004(1991)、 JPH02-300308(1990) ； (3)凝胶纺丝(CN 87103211、CN 1092120A、JPS61-289112 (1986) A2) ； (4)交联纺丝(朱本松，维纶通讯，1992，12卷第4期)。上述几种方法有着共同的特 点即是在纺丝过程中控制或降低纤维分子链间的缠结及纤维的结晶度，而后在纤维的后 处理中进行高倍拉伸使纤维获得高取向度及结晶度，从而使纤维获得优异的性能。聚乙烯 醇高强高模纤维因具有强度高模量大、低深度、耐日光、耐候性好、亲水性强等特点，使其在 建筑行业有着广泛的用途，同时还能做轮胎帘子线、皮带、水龙带、绳索、增强塑料及橡胶增 强材料等。高强高模聚乙烯醇纤维纤维由于结晶度很高，一般都具有较高的水中软化点温 度，且其主要应用于工业、建筑领域，因此往往不对其进行缩甲醛化处理而直接使用。但在 实际使用时，虽然此类纤维具有高的强度和模量，但其断裂伸长率很低，耐热水性也不佳， 因此这类纤维并不适合应用于服装和在一些高温高湿环境下使用。为了拓展其应用领域， 有必要开发合适的缩甲醛化工艺来提升其耐热水性和伸度。由于高强高模聚乙烯醇纤维结 构致密，结晶度高，取向度高，小分子难以渗透到纤维内部，采用常规缩甲醛化方法往往不 能使纤维无定型区中的羟基得到有效封闭，纤维缩甲醛化度较低，醛化后的纤维仍不耐沸 水。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强高模聚乙烯醇纤维的缩甲醛化方法，以便于获得 较大伸度和耐热水性较好的高强高模聚乙烯醇纤维。为了实现上述目的，本发明的技术方案采用了 一种高强高模聚乙烯醇纤维的缩甲 醛化方法，包括以下步骤(1)溶胀介质配制
将重量份为1-50份的添加剂溶于100份的水中，搅拌制得溶胀介质；(2)纤维的预溶胀处理将聚乙烯醇纤维丝束送入溶胀介质进行溶胀，溶胀介质温度20-80°C，溶胀处理时间10 60分钟；(3)溶胀丝束的缩甲醛化处理经溶胀后的纤维丝束在醛化液中进行缩甲醛化处理，其中醛化温度为40-90°C，醛 化时间10-40min。所述的添加剂为酸性溶液。所述的添加剂为硫酸、盐酸、磷酸、醋酸及甲酸中的任一种或者任意组合。所述的醛化液由以下重量份数的组分制备而成甲醛20 80份，硫酸100 300 份、硫酸钠100 400份。所述的聚乙烯醇纤维通过加硼纺丝、干湿法纺丝、冻胶纺丝或交联纺丝法制备。所述聚乙烯醇纤维的纤维纤度为Ι-lOdtex，强度10-25cN/dteX，模量为 120-600cN/dteX，断裂伸长率彡12%，水中软化点温度为95_105°C。采用本发明的方法对经加硼纺丝、干湿法纺丝、冻胶纺丝、交联纺丝等方法获得的 高强高模聚乙烯醇纤维进行预溶胀处理后实施缩甲醛化，经过预溶胀处理的高强高模聚乙 烯醇纤维易于进行缩甲醛化处理，可使用较为柔和的条件对纤维进行缩甲醛化，大大节约 了生产成本，减小了对设备腐蚀，缩短了生产周期；经缩甲醛化后的纤维保留了大部分高强 高模的特性，且伸度较大，耐热水性也显著增高，使得纤维具有更为广阔的应用领域；预溶 胀处理过程简便，工艺流程短。本发明的聚乙烯醇纤维经过缩甲醛化处理后，经过处理后可 以加工制成短纤维或长丝。纤维纤度为Ι-lOdtex，强度8-18cN/dteX，模量为100-400cN/ dtex，断裂伸长率10%-25%，水中软化点温度为110-125°C，沸水收缩率彡5%。采用缩 甲醛化处理后的高强高模聚乙烯醇纤维可以纯纺或与其他纤维混纺制得各种规格的纺线 和面料，用于制作高强耐磨工作服、作训服、帐篷、背包以及绳索等，具有很好的推广应用前景。
具体实施例方式实施例1将PVA1799经湿法加硼纺丝，制得纤维纤度为1. 5dtex,断裂强度11. 5cN/dtex, 断裂伸长率8%，模量为140cN/dteX，RP值为97°C的高强高模聚乙烯醇纤维，取30kg浓 度为98%的浓硫酸溶于IOOOkg水中制得溶胀介质，将前述高强高模纤维浸置于溶胀介质 中，在40°C下预溶胀处理30分钟，而后预溶胀丝通过连续紧张醛化机进行缩甲醛化处理， 醛化液配方为甲醛40g/l，硫酸240g/l，硫酸钠210g/l，醛化温度65°C，醛化时间20min， 醛化后的纤维经中和，洗涤，上油，干燥后可制成短纤维或长丝，纤维指标如下纤维纤 度1.6dtex，强度9. 5cN/dteX，初始模量为120cN/dteX，断裂伸长率20 %，水中软化温度 112°C，沸水收缩率3%。实施例2将PVA2099经湿法加硼纺丝，制得纤维纤度为1. 7dtex,断裂强度13cN/dteX，断 裂伸长率7 %，模量为150cN/dteX，RP值为97。C的高强高模聚乙烯醇纤维，取IOkg浓度为37%的盐酸溶于IOOOkg水中制得预溶胀介质，将前述高强高模纤维浸置于溶胀介质中 在30°C下预溶胀处理40分钟，而后预溶胀丝通过连续紧张醛化机进行缩甲醛化处理，醛 化液配方为甲醛45g/l，硫酸250g/l，硫酸钠200g/l，醛化温度70°C，醛化时间25min， 醛化后的纤维经中和，洗涤，上油，干燥后可制成短纤维或长丝，纤维指标如下纤维纤度 1.75dtex，强度10. 5cN/dteX，初始模量为125cN/dteX，断裂伸长率16%，水中软化温度 115°C，沸水收缩率3%。实施例3将PVA6099经干湿法纺丝，_20°C甲醇做凝固浴，制得纤维纤度为2. 5dtex,断裂强度18cN/dteX，断裂伸长率7%，模量为330cN/dteX，RP值为102°C的高强高模聚乙烯醇纤 维，取IOOkg浓度为98%的浓硫酸溶于IOOOkg水中制得预溶胀液，将前述高强高模纤维浸 置于溶胀中在60°C下预溶胀处理30分钟，而后预溶胀丝通过连续紧张醛化机进行缩甲醛 化处理，醛化液配方为甲醛40g/l，硫酸260g/l，硫酸钠180g/l，醛化温度70°C，醛化时间 25min，醛化后的纤维经中和，洗涤，上油，干燥后可制成短纤维或长丝，纤维指标如下纤维 纤度2. 6dtex，强度12. 5cN/dteX，初始模量为240cN/dteX，断裂伸长率14%，水中软化温度 118°C，沸水收缩率2%。最后所应说明的是以上实施例仅用以说明，而非限制本发明的技术方案，尽管参 照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，而不脱离本发 明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
一种高强高模聚乙烯醇纤维的缩甲醛化方法，其特征在于包括以下步骤(1)溶胀介质配制将重量份为1-50份的添加剂溶于100份的水中，搅拌制得溶胀介质；(2)纤维的预溶胀处理将聚乙烯醇纤维丝束送入溶胀介质进行溶胀，溶胀介质温度20-80℃，溶胀处理时间10～60分钟；(3)溶胀丝束的缩甲醛化处理经溶胀后的纤维丝束在醛化液中进行缩甲醛化处理，其中醛化温度为40-90℃，醛化时间10-40min。
2.根据权利要求1所述的高强高模聚乙烯醇纤维的缩甲醛化方法，其特征在于所述 的添加剂为酸性溶液。
3.根据权利要求2所述的高强高模聚乙烯醇纤维的缩甲醛化方法，其特征在于所述 的添加剂为硫酸、盐酸、磷酸、醋酸及甲酸中的任一种或者任意组合。
4.根据权利要求1所述的高强高模聚乙烯醇纤维的缩甲醛化方法，其特征在于所述 的醛化液由以下重量份数的组分制备而成甲醛20 80份，硫酸100 300份、硫酸钠 100 400 份。
5.根据权利要求1所述的高强高模聚乙烯醇纤维的缩甲醛化方法，其特征在于所述 的聚乙烯醇纤维通过加硼纺丝、干湿法纺丝、冻胶纺丝或交联纺丝法制备。
6.根据权利要求1-5中任一条所述的高强高模聚乙烯醇纤维的缩甲醛化方法，其特征 在于所述聚乙烯醇纤维的纤维纤度为Ι-lOdtex，强度10-25cN/dteX，模量为120_600cN/ dtex，断裂伸长率彡12%，水中软化点温度为95-105°C。
全文摘要
本发明公开了一种高强高模聚乙烯醇纤维的缩甲醛化方法，包括以下步骤(1)溶胀介质配制将重量份为1-50份的添加剂溶于100份的水中，搅拌制得溶胀介质；(2)纤维的预溶胀处理将聚乙烯醇纤维丝束送入溶胀介质进行溶胀，溶胀介质温度20-80℃，溶胀处理时间10～60分钟；(3)溶胀丝束的缩甲醛化处理经溶胀后的纤维丝束在醛化液中进行缩甲醛化处理，其中醛化温度为40-90℃，醛化时间10-40min。本发明的聚乙烯醇纤维经过缩甲醛化处理后，经过处理后可以加工制成短纤维或长丝。采用缩甲醛化处理后的高强高模聚乙烯醇纤维可以纯纺或与其他纤维混纺制得各种规格的纺线和面料，用于制作高强耐磨工作服、作训服、帐篷、背包以及绳索等，具有很好的推广应用前景。
文档编号D01F11/06GK101812744SQ20091006570
公开日2010年8月25日 申请日期2009年8月10日 优先权日2009年8月10日
发明者刘三民, 叶光斗, 姜猛进, 徐建军, 施楣梧, 李守群 申请人:上海全宇生物科技遂平制药有限公司