一种高强度水溶线及其制备方法与流程

本发明属于水溶线，具体地，涉及一种高强度水溶线及其制备方法。

背景技术：

1、聚乙烯醇(pva)纤维是以pva树脂为主要原料制备的合成纤维，我国pva纤维(维纶)的发展可追溯到上世纪六七十年代，最初主要用于民用领域解决老百姓的穿衣问题。但随着涤纶、腈纶、锦纶等性能更佳、成本更低廉的合成纤维的快速发展，pva纤维在民用领域的优势迅速衰退。

2、面对这种困境，pva水溶性纤维孕育而生，它不仅具有优良的耐酸碱性能，且极易溶于水，溶解后溶液清澈透明，无毒无味，不对环境造成伤害，能迅速在微生物、阳光等作用下自然降解，达到改良土壤的作用。但同样由于pva水溶性纤维自身强度不够，易断裂，限制了其使用领域。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供了一种高强度水溶线及其制备方法。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种高强度水溶线的制备方法，由pva切片、助剂通过共混新型湿法纺丝制得，具体如下：

4、将pva切片、助剂溶解在有机溶剂dmso中配置成纺丝溶液，纺丝成形后加入甲醇中低温骤冷固化成凝胶原丝，脱溶剂后得横截面为圆形和结构均匀的初生纤维，经拉伸和热处理，制得高强度水溶线；

5、通过此法制得的pva初生纤维不发生结晶，以便在后续拉伸及热处理过程中形成较理想的取向和结晶态结构，赋予水溶线高强度和高模量。

6、进一步地，所述pva切片、助剂的质量之比为50:6-8。

7、进一步地，所述助剂通过如下步骤制备：

8、s1、将三甲基膦与乙醇混合，缓慢滴加2-溴乙醇，然后加热至35℃反应50min，反应结束后，减压旋蒸，得到中间体1；三甲基膦、乙醇、2-溴乙醇的用量之比为7.6g:100ml:12.4g；

9、三甲基膦与2-溴乙醇的-br发生反应，获得中间体1；具体反应过程如下所示：

10、

11、s2、将高锰酸钾溶于水中制成溶液，和中间体1加入到乙腈中，用胶头滴管缓慢滴加盐酸溶液(质量分数20％)，并不断搅拌，反应30min，反应结束后加入乙醇，除去多余的高锰酸钾溶液，旋蒸除去大部分溶剂，再通过柱层析提纯(洗脱液采用甲醇/乙醚的混合溶剂，二者的体积比为1:1)，旋蒸除去洗脱液，得到中间体2；中间体1、高锰酸钾、乙腈、盐酸溶液、乙醇、水的用量之比为19.6g:15.8g:200ml:30ml:20ml:50ml；

12、中间体1上的羟基在高锰酸钾的氧化下发生了催化氧化，得到中间体2；具体反应过程如下所示：

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14、s3、将中间体2和山梨醇在乙醇中溶解，边搅拌边向溶液中缓慢加入浓硫酸(催化剂、脱水剂)，并加热到60℃反应2h，反应结束后，先旋蒸除去大部分溶剂，再通过柱层析提纯(洗脱液采用甲醇/乙醚的混合溶剂，二者的体积比为2:1)，旋蒸除去洗脱液，干燥，得到中间体3；中间体2、山梨醇、乙醇、浓硫酸的用量之比为21.3g:18.2g:150ml:20ml；

15、在浓硫酸的催化下，中间体2上的羧基与山梨醇上的羟基发生酯化反应，通过控制二者的摩尔比接近1:1且山梨醇略微过量，使山梨醇上只有一个-oh参与到反应，得到中间体3；具体反应过程如下所示：

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17、s4、将中间体3和巯基丙酸在dmso中溶解，边搅拌边向溶液中缓慢加入浓硫酸(催化剂、脱水剂)，并加热到110℃反应5h，反应结束后，先旋蒸除去大部分溶剂，再通过柱层析提纯(洗脱液采用甲醇/乙醚的混合溶剂，二者的体积比为2:1)，旋蒸除去洗脱液，干燥，得到中间体4；中间体3、巯基丙酸、dmso、浓硫酸的用量之比为37.8g:10.6g:150ml:20ml；

18、在浓硫酸的催化下，巯基丙酸上的羧基与中间体3上的羟基发生酯化反应，通过控制二者的摩尔比接近1:1且中间体3略微过量，使中间体3上只有一个-oh参与到反应，得到中间体4；具体反应过程如下所示：

19、

20、s5、将烯丙基聚氧乙烯醚(分子量2500)、aibn(偶氮二异丁腈)、dmso、中间体4混合，保持匀速搅拌，维持体系的温度在70℃，反应4h，反应结束后，加入蒸馏水进行稀释，然后采用乙醚进行萃取，取有机相，旋蒸，干燥，得到助剂；中间体4、dmso、烯丙基聚氧乙烯醚、aibn、蒸馏水、乙醚的用量之比为46.2g:200ml:25g:0.5g:50ml:150ml；

21、在aibn作用下，烯丙基聚氧乙烯醚分子上的不饱和碳碳双键与中间体4上的-sh发生巯基-烯的点击反应，得到助剂，反应过程如下所示：

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23、获得的助剂接有有机分子长链，即在其表面形成一层有机层，能够大幅改善助剂与聚乙烯醇基体的界面相容性，同时有机分子长链也能赋予助剂一定的柔性，并且长碳链能够穿插入聚乙烯醇大分子链之间，起到增韧效果；引入亲水链聚乙二醇，增加了水溶性，并且能与聚乙烯醇分子链之间产生缠绕作用，提升了强度；引入季鏻盐功能基团，高温时产生含磷化合物(po-，po2-和hpo-)，进而形成酸，也可以在凝聚相中构成一层很薄的玻璃或液体表面覆盖层，减缓了氧气的扩散和热量与质量的交换，赋予了助剂优异的阻燃性；助剂中引入多个羟基，不仅提高了助剂的水溶性，而且能提高助剂与pva切片的相容性。

24、本发明的有益效果：

25、本发明的水溶线pva切片、助剂通过共混新型湿法纺丝制得，通过这种方法制得的水溶线，拥有高强度高模量的性质；由于助剂的加入，不仅加强了水溶线的水溶性，还赋予了水溶线优异的阻燃性，因此获得的水溶线具备极高的水溶性和优异的阻燃性，具备重要的应用意义。

技术特征：

1.一种高强度水溶线的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种高强度水溶线的制备方法，其特征在于，pva切片、助剂的质量之比为50:6-8。

3.根据权利要求1所述的一种高强度水溶线的制备方法，其特征在于，所述助剂通过如下步骤制备：

4.根据权利要求3所述的一种高强度水溶线的制备方法，其特征在于，步骤s1中三甲基膦、乙醇、2-溴乙醇的用量之比为7.6g:100ml:12.4g。

5.根据权利要求3所述的一种高强度水溶线的制备方法，其特征在于，步骤s2中中间体1、高锰酸钾、乙腈、盐酸溶液、乙醇、水的用量之比为19.6g:15.8g:200ml:30ml:20ml:50ml。

6.根据权利要求3所述的一种高强度水溶线的制备方法，其特征在于，步骤s3中中间体2、山梨醇、乙醇、浓硫酸的用量之比为21.3g:18.2g:150ml:20ml。

7.根据权利要求3所述的一种高强度水溶线的制备方法，其特征在于，步骤s4中中间体3、巯基丙酸、dmso、浓硫酸的用量之比为37.8g:10.6g:150ml:20ml。

8.根据权利要求3所述的一种高强度水溶线的制备方法，其特征在于，步骤s5中烯丙基聚氧乙烯醚相对分子质量为2500，中间体4、dmso、烯丙基聚氧乙烯醚、aibn、蒸馏水、乙醚的用量之比为46.2g:200ml:25g:0.5g:50ml:150ml。

9.一种高强度水溶线，其特征在于，根据权利要求1-8任一项所述的方法制备而成。

技术总结
本发明公开了一种高强度水溶线及其制备方法，属于水溶线技术领域。由PVA切片、助剂通过共混新型湿法纺丝制得，PVA切片、助剂的质量之比为50:6‑8；本发明的水溶线PVA切片、助剂通过共混新型湿法纺丝制得，通过这种方法制得的水溶线，拥有高强度高模量的性质；由于助剂的加入，不仅加强了水溶线的水溶性，还赋予了水溶线优异的阻燃性，因此获得的水溶线具备极高的水溶性和优异的阻燃性，具备重要的应用意义。

技术研发人员：朱鸿印,张国宾,朱杰,朱振
受保护的技术使用者：安徽正欣生物科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16