分散性优异的PVA纤维及其工业化制造方法技术

技术编号：42360530 阅读：5 留言：0更新日期：2024-08-16 14:44

本发明专利技术公开了一种分散性优异的PVA纤维，PVA纤维的强度≥14.0cN/dtex，模量≥330cN/dtex，PDSC外推起始温度≥110℃，分散性一级。本发明专利技术生产出的PVA纤维无论在强度、模量、线密度CV值、强度CV值、模量CV值、断裂伸长率、断裂伸长CV值、PDSC外推起始温度、极大温度、热水减量、产品白度、分散性等所有指标均优势明显。本发明专利技术还公开了一种PVA纤维的工业化制造方法。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种pva纤维，具体涉及分散性优异的pva纤维及其工业化制造方法。

技术介绍

1、聚乙烯醇纤维（简称pva纤维）是以高聚合度的优质聚乙烯醇（pva）为原料，采用特定的先进技术加工而成的一种合成纤维。聚乙烯醇（pva）纤维因其独特的物理化学性能而广泛应用于纺织、服装面料、混凝土增强、造纸等领域，且在使用过程中无毒无害，可自然降解。

2、pva纤维的用途与其性能如强度、模量、伸度、分散性、pdsc外推起始温度等密切相关。其中，强度≤5cn/dtex,模量≤80cn/dtex、pdsc外推起始温度≤90℃的纤维多用于民用；强度≤11cn/dtex,模量≤250cn/dtex、pdsc外推起始温度≤100℃的纤维多用于一般的水泥制品，用于水泥增强；强度≤14cn/dtex，模量≤330cn/dtex、pdsc外推起始温度≤110℃的纤维则可用于高性能混泥土、土工布、土工格栅、轮胎帘子布、汽车高压刹车管和军用作训服等高端市场。

3、pva纤维的制造方法有普通的湿法卧式纺、干湿法、凝胶法、含硼湿法、干法纺等。普通的湿法卧式纺及干湿法得到的纤维的质量指标只能再通过缩醛化处理，才能达到普通的民用标准，加之pva纤维固有的缺陷，如染色性差、弹性低、尺寸稳定性差、挺括性差等原因，普通维纶产品已经退出了服用领域。目前国内维纶高强高模生产企业所生产的维纶高强高模产品均采用湿法硼法卧式纺生产技术，其产品因强度、模量、分散性、pdsc外推起始温度等指标性能达不到高端市场的要求，只能用作一般的水泥制品的增强材料。

4、中国专利文献cn102337605b公开了一种高强度、高模量、高熔点pva纤维及其制造方法，其中，高强度、高模量、高熔点pva纤维是由含硼凝胶湿法纺丝法制造的、强度≥13.5cn/dtex、模量≥320cn/dtex、初熔点≥108℃、总拉伸倍数达13.0-14.5倍的pva纤维，包括pva纺丝原液制备、过滤、脱泡、纺丝和后处理，所述的纺丝原液的制备是选用平均聚合度1700-2000的pva树脂以及添加剂硼酸和硫酸铜于90-100℃的水中配制纺丝原液，纺丝原液中pva含量15-17wt%、硼酸含量1.2-1.6wt%、硫酸铜含量0.05-0.1wt%；纺丝凝固浴中含氢氧化钠15-50g/l、硫酸钠300-390g/l、硼酸5-15g/l。本产品性能优良，用途更加广泛，特别适用于高端工业领域的应用。

5、该现有技术具有以下不足：该现有技术中制备得到的pva纤维的强度能够达到13.5cn/dtex、模量≥320cn/dtex等，但未对纤维分散性进行披露，对于一些有特殊需求的应用领域，如最严格的欧盟技术标准，该现有技术依旧难以满足有严格标准的市场需求。

技术实现思路

1、本专利技术提供了一种分散性优异的pva纤维，pva纤维的强度≥14.0cn/dtex，模量≥330cn/dtex，pdsc外推起始温度≥110℃，分散性一级。

2、第二方面，本专利技术提供了制备本专利技术的分散性优异的pva纤维的工业化制造方法，包括以下生产流程：原液制备、过滤、脱泡、立式纺丝、后处理和成品打包，基于湿法硼法立式纺丝工艺，过滤包括一道过滤和二道过滤，脱泡位于一道过滤和二道过滤之间。

3、优选地，后处理还包括多次拉伸，多次拉伸包括一次蒸汽加热拉伸和两次冷却拉伸。本方案中，通过多次拉伸的设置能够进一步提高pva纤维的最大拉伸倍数。

4、优选地，一次蒸汽加热拉伸为七辊蒸汽加热牵伸，两次冷却拉伸分别为九辊冷却牵伸和五辊冷却牵伸。本方案中，利用七辊蒸汽加热牵伸、九辊冷却牵伸以及五辊冷却牵伸的配合能够实现pva纤维更好的拉伸效果。

5、优选地，七辊蒸汽加热牵伸和九辊冷却牵伸之间以及九辊冷却牵伸和五辊冷却牵伸之间均包括热处理烘干。本方案中，设置热处理烘干后能够实现pva纤维更好的拉伸效果。

6、优选地，多次拉伸包括前导丝、七辊蒸汽加热牵伸、热处理烘干、九辊冷却牵伸、热处理烘干、五辊冷却牵伸和后导丝。本方案中的多次拉伸方式能实现pva纤维更好的拉伸效果。

7、优选地，后处理包括联合水洗，水洗温度为38±5℃。本方案中，利用联合水洗能够得到更有的洗涤效果。

8、优选地，后处理还包括长度为4-8mm的切断。

9、优选地，原液制备中选用平均聚合度2200-2600的pva树脂以及添加硼酸、硫酸、edta与95-100℃的水中配制的纺丝原液。

10、优选地，纺丝原液中的pva浓度14wt%-18wt%、硼酸含量1.10wt%-1.5wt%、ph值3.5-4.5、edta 400-600 ppm、凝固浴中naoh含量15-35g/l，na2so4含量280-380g/l。本方案中，由于pva原液优异的流动性能可以使初生纤维在立式纺丝技术加持下，使得单根纤维之间的均匀一致性得到最大程度的满足。确保了纤维在生产线任一轴向横截面上所有纤维的工况一致性，再由于立式纺丝技术的最大负牵伸可以达到-70%以上，所以纤维在成型初期大分子缠绕现象明显减少，纤维的总拉伸倍数可以达到14.5-17.5倍。

11、与已有湿法硼法卧式纺丝技术相比，本专利技术具有以下有益效果：

12、1、pva纤维在耐酸碱性、耐光性、耐气候性、耐腐蚀性等方面表现极佳。作为高分子材料pva的本身是一种柔性链聚合物线性大分子，有平面锯齿形结构，其理论强度为210cn/dtex，理论模量为1900cn/dtex。只要采用合理的聚合工艺，稳定控制pva的聚合度，有效减少pva的支化度，稳定控制pva的挥发份含量，窄幅控制分子量分布，配合高效的pva溶解技术和专有的纺丝技术，就能克服初生纤维在成型过程中大分子通过氢键形成的过渡缠结现象，从而提高pva纤维的整体拉伸倍数，达到提升pva纤维强度、模量、pdsc外推起始温度的目的，确保纤维分散性优异。

13、本专利技术所采用的湿法、硼法立式纺纺丝技术明显优于湿法、硼法卧式纺纺丝技术，生产出的pva纤维无论在强度、模量、线密度cv值、强度cv值、模量cv值、断裂伸长率、断裂伸长cv值、pdsc外推起始温度、极大温度、热水减量、产品白度、分散性等所有指标均优势明显。

14、2、利用本专利技术所生产的分散性优异的pva纤维还具有超高强度、超高模量、超高耐热水性的优点，其中强度≥14.0cn/dtex，模量≥330cn/dtex，pdsc外推起始温度≥110℃，分散性一级、最大拉伸倍数可以达到14.5-17.5倍，产品的一次制成率≥99%，产品符合最严格的欧盟技术标准，产品可以进入pva高强高模纤维高端市场。

15、3、本专利技术是通过改善pva原液制备方法和立式纺丝技术，保证了初生纤维在任一生产线轴向横截面上工况的均匀一致性，从而减少了初生纤维在pva成型初期发生的大分子缠绕现象，提高了初生纤维的可纺性和均匀一致性，实现了提高pva纤维产品质量的目的。

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【技术保护点】

1.分散性优异的PVA纤维，其特征在于：PVA纤维的强度≥14.0cN/dtex，模量≥330cN/dtex，PDSC外推起始温度≥110℃，分散性一级。

2.制备如权利要求1所述的分散性优异的PVA纤维的工业化制造方法，包括以下生产流程：原液制备、过滤、脱泡、立式纺丝、后处理和成品打包，其特征在于：基于湿法硼法立式纺丝工艺，所述过滤包括一道过滤和二道过滤，所述脱泡位于所述一道过滤和二道过滤之间。

3.根据权利要求2所述的分散性优异的PVA纤维的工业化制造方法，其特征在于：所述后处理还包括多次拉伸，所述多次拉伸包括一次蒸汽加热拉伸和两次冷却拉伸。

4.根据权利要求3所述的分散性优异的PVA纤维的工业化制造方法，其特征在于：所述一次蒸汽加热拉伸为七辊蒸汽加热牵伸，两次冷却拉伸分别为九辊冷却牵伸和五辊冷却牵伸。

5.根据权利要求4所述的分散性优异的PVA纤维的工业化制造方法，其特征在于：所述七辊蒸汽加热牵伸和所述九辊冷却牵伸之间以及所述九辊冷却牵伸和所述五辊冷却牵伸之间均包括热处理烘干。

6.根据权利要求2-5任一项所述的分

7.根据权利要求6所述的分散性优异的PVA纤维的工业化制造方法，其特征在于：所述后处理包括联合水洗，水洗温度为38±5℃。

8.根据权利要求2所述的分散性优异的PVA纤维的工业化制造方法，其特征在于：所述后处理还包括长度为4-8mm的切断。

9.根据权利要求2-8任一所述的分散性优异的PVA纤维的工业化制造方法，其特征在于：所述原液制备中选用平均聚合度2200-2600的PVA树脂以及添加硼酸、硫酸、EDTA与95-100℃的水中配制的纺丝原液。

10. 根据权利要求9所述的分散性优异的PVA纤维的工业化制造方法，其特征在于：所述纺丝原液中的PVA浓度14wt%-18wt%、硼酸含量1.10wt%-1.5wt%、PH值3.5-4.5、EDTA 400-600 ppm、凝固浴中NaOH含量15-35g/L，Na2SO4含量280-380g/L，中和浴酸度20-40g/L，密度1.240-1.270g/L，湿热牵伸浴酸度为25-35g/L，湿热浴温度为85-98℃，湿热浴密度为1.240-1.270g/ml；油浴浓度：10-25g/L。

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【技术特征摘要】

1.分散性优异的pva纤维，其特征在于：pva纤维的强度≥14.0cn/dtex，模量≥330cn/dtex，pdsc外推起始温度≥110℃，分散性一级。

2.制备如权利要求1所述的分散性优异的pva纤维的工业化制造方法，包括以下生产流程：原液制备、过滤、脱泡、立式纺丝、后处理和成品打包，其特征在于：基于湿法硼法立式纺丝工艺，所述过滤包括一道过滤和二道过滤，所述脱泡位于所述一道过滤和二道过滤之间。

3.根据权利要求2所述的分散性优异的pva纤维的工业化制造方法，其特征在于：所述后处理还包括多次拉伸，所述多次拉伸包括一次蒸汽加热拉伸和两次冷却拉伸。

4.根据权利要求3所述的分散性优异的pva纤维的工业化制造方法，其特征在于：所述一次蒸汽加热拉伸为七辊蒸汽加热牵伸，两次冷却拉伸分别为九辊冷却牵伸和五辊冷却牵伸。

5.根据权利要求4所述的分散性优异的pva纤维的工业化制造方法，其特征在于：所述七辊蒸汽加热牵伸和所述九辊冷却牵伸之间以及所述九辊冷却牵伸和所述五辊冷却牵伸之间均包括热处理烘干。

6.根据权利要求2-5任一项所述的分散性优异的pva纤维的工业化制造方法，其特征在于：所述多次拉伸包括前导丝、七辊...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵诗科，肖林，康正周，秦强松，刘国强，顾正鹏，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：

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