一种低温水溶聚乙烯醇长丝及其制备方法技术

本发明专利技术涉及聚乙烯醇纤维领域，特别涉及一种低温水溶聚乙烯醇长丝及其制备方法。本发明专利技术通过冰水浴对原料进行预处理、通过消光剂乳、助消光剂的引入、接力式熔体输送、高压纺丝等方法协同作用，避开了有机试剂和无机盐的使用，解决了低温水溶原料遇水即凝胶化、难于输送、单一水增塑易产生水分汽化导致的聚合物与水产生相分离和产品不消光等问题，获得水溶温度为20～60℃的连续长丝。

Low temperature water soluble polyvinyl alcohol filament and preparation method thereof

The invention relates to the field of polyvinyl alcohol fiber, in particular to a low temperature water soluble polyvinyl alcohol filament and a preparation method thereof. The ice water bath on the pretreatment of raw materials, through milk, help delustrant matting agent introduction, relay, high pressure melt conveying spinning method synergy, avoids the use of organic reagents and inorganic salts, the low-temperature water soluble material with water gel, difficult to transport, single water plasticized easily water vaporization caused the polymer and water phase separation and non extinction and other issues, to obtain water soluble temperature is 20 to 60 DEG C continuous filament.

【技术实现步骤摘要】
一种低温水溶聚乙烯醇长丝及其制备方法
本专利技术涉及聚乙烯醇纤维领域，特别涉及一种低温水溶聚乙烯醇长丝及其制备方法。
技术介绍
聚乙烯醇纤维是目前世界上唯一能够大规模工业化生产的水溶性合成纤维，其水溶性使其在医疗卫生、刺绣、服装等领域具有很多特殊的用途。由于聚乙烯醇分子结构中含有大量的羟基，导致其分子熔点与分解温度接近，因此聚乙烯醇纤维一般只能通过溶液纺丝法制备。溶液纺丝工艺复杂，污染严重，如果能实现聚乙烯醇的熔体纺丝成形，将可以大大缩短流程、降低成本和减少环境污染。水分子中含羟基与聚乙烯醇有很好的相互作用，可以在一定程度上降低聚乙烯醇的氢键作用，降低其熔点，但有文献报道水作为增塑剂不稳定，因此很多人提出以多元醇、酰胺和低聚物等与水组成复合物对聚乙烯醇进行共混改性，通过熔融纺丝，制备水溶性聚乙烯醇纤维，但这种纤维中的多元醇、酰胺和低聚物等物质分离困难，会造成纤维使用中的小分子迁移、变色、影响手感和外观等问题。
技术实现思路
为解决现有技术中低温水溶原料遇水即凝胶化、难于输送，有机试剂增塑以带来污染、无机盐-水增塑无机盐分离困难、单一水增塑低压纺丝易产生水分汽化导致的聚合物与水产生相分离、产品不消光等问题。本专利技术提供了一种低温水溶聚乙烯醇长丝及其制备方法。本专利技术采用如下技术方案，一种低温水溶聚乙烯醇长丝的制备方法，通过以下步骤制备：(1)将聚合度为300～1700，酯化度为88的聚乙烯醇用冰水洗涤；(5)将洗涤后的聚乙烯醇与消光剂乳和助消光剂加入恒温搅拌料斗，在料斗中混合均匀后，送入螺杆挤出机，经螺杆挤出机塑化熔融后，进入二级过滤器，经计量泵精确计量送入纺丝组件，并从喷丝孔中挤出；(6)从喷丝孔中挤出的丝条依次进入闪蒸区、油雾润滑区、加热区完成初步成型；(7)初步成型的纤维经三级拉伸，两级定型和卷绕得到长丝纤维。进一步的，步骤(2)中，洗涤后的聚乙烯醇含水率为40-65％。进一步的，聚乙烯醇、消光剂乳和助消光剂的质量比为：(88～92)：(4～6):(5～8)。优选的，消光剂乳由羧甲基纤维素钠或聚丙烯酸或聚丙烯酸钠中的一种与纳米二氧化钛、乙二醇组成，其质量比为(10～5):(15～20):(80～75)。优选的，助消光剂由纳米二氧化硅、纳米碳酸钙中一种或一种以上与γ(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷复合得到，γ(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷占助消光剂总质量的10％。进一步的，恒温搅拌料斗温度为5～15℃，搅拌速度为30～300rpm进一步的，步骤(2)所述计量泵为高压泵，纺丝组件起始压力为10～20Mpa。进一步的，步骤(3)所述闪蒸区为负压区，压力-0.01～-0.015Mpa。进一步的，步骤(4)所述的三级拉伸，分为预拉伸、第二级拉伸和补充拉伸，预拉伸温度为70～90℃，拉伸速度为45～60m/min，第二级拉伸温度为90～140℃，拉伸速度为110～140m/min，补充拉伸温度为140～200℃，拉伸速度为180～220m/min。进一步的，两级定型参数为：一级定型150～210℃，1～2min，二级定型170～220℃。本专利技术另一个目的请求保护采用上述方法制备的低温水溶聚乙烯醇长丝，该长丝单丝线密度为1.65～5.5分特，水溶温度为20～60℃。本专利技术通过冰水浴对原料进行预处理、通过消光剂乳、助消光剂的引入、接力式熔体输送、高压纺丝等方法协同作用，避开了有机试剂和无机盐的使用，解决了低温水溶原料遇水即凝胶化、难于输送、单一水增塑易产生水分汽化导致的聚合物与水产生相分离和产品不消光等问题。消光剂乳由纳米二氧化钛、乙二醇和羧甲基纤维素钠(或聚丙烯酸或聚丙烯酸钠)组成，纳米二氧化钛除具有消光作用还与基体聚乙烯醇不相容，其存在可以减小聚乙烯醇分子间作用力、降低体系氢键构成的比例，有助于改善其流动性；乙二醇为极性分子，其羟基可以与聚乙烯醇的羟基形成分子间氢键，弱化聚乙烯醇大分子间的氢键，这对于改善其流动性、降低其熔点，而乙二醇又可以与水形成高于水的水分的恒沸物，这也有利于体系吸水平衡，避免水分蒸发；羧甲基纤维素钠(或聚丙烯酸或聚丙烯酸钠)为高吸水树脂，其存在可以吸收相分离产生的水分避免水分凝聚蒸发。助消光剂二氧化硅或碳酸钙与聚乙烯醇有较强的分子间相互作用，在流动态其可以提高流体的流动性，成纤后这种作用会提高分子间作用，使纤维的抗拉强度增加，且引入的无机粒子具有优于聚乙烯醇的导热系数，其存在有助于制品聚乙烯纤维的吸热溶解，并最终获得低温水溶连续长丝。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术的技术方案进一步的说明，但本专利技术不以任何形式受限于实施例内容。实施例中所述实验方法如无特殊说明，均为常规方法，如无特殊说明，所述化学试剂和材料，均可从商业途径获得。作为优选，二级过滤器由两个过滤器串联而成，熔体其中一级过滤的主要滤材为常规筛网，另一级过滤的主要滤材为烧结金属。过滤器入口和出口设有熔体排出旁路，保证体系压力平衡。实施例1将聚合度为1700、酯化度为88和聚合度为500、酯化度为88的聚乙烯醇60：40按质量比混合，用0度冰水搅拌洗涤3次，每次洗涤30分钟，控制含水率在40～60％。所述冰水为冰与水的混合物，其中冰的比例(质量分数)不少于10％。实施例2将聚合度为500，酯化度为88的聚乙烯醇与聚合度为1700，酯化度为88的聚乙烯醇按质量比50:50混合，然后用0度冰水搅拌洗涤3次，每次洗涤30分钟，控制含水率在40～60％。所述冰水为冰与水的混合物，其中冰的比例(质量分数)不少于10％。实施例3将聚合度为300、酯化度为88，聚合度为500、酯化度为88和聚合度为1700，酯化度为88的聚乙烯醇、按质量比20:30：40的比例缓和，然后用0度冰水搅拌洗涤3次，每次洗涤30分钟，控制含水率在40～60％。所述冰水为冰与水的混合物，其中冰的比例(质量分数)不少于10％。实施例4将纳米二氧化钛、乙二醇和羧甲基纤维素钠(或聚丙烯酸或聚丙烯酸钠)按配比混合，用高速分散仪分散均化，得到消光剂乳。各组分比例关系见下表1。表1：实施例5将γ(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)的溶于乙醇，加入纳米二氧化硅或碳酸钙中的一种或两种，于40℃高速分散45分钟，然后喷雾干燥，得到助消光剂。具体见表2.表2：实施例6将经实施例1处理得到的聚乙烯醇与消光剂乳1、助消光剂1按质量分88：4:8混合，加入温度为5℃、搅拌速度为60rpm的恒温搅拌料斗，在料斗中混合均匀后，借重力和螺带式搅拌器送入螺杆挤出机，在90-100℃螺杆挤出机中塑化熔融后，进入特制二级过滤器，经计量泵精确计量送入初始压力为10MPa的纺丝组件，并从喷丝孔中挤出；挤出的丝条经过表压为-0.01Mpa的闪蒸区后进入油雾润滑区，上油后的丝条经三级拉伸，预拉伸温度为70℃、拉伸速率为45m/min，第二级拉伸温度90℃、拉伸速率为110m/min，补充拉伸温度为140℃、拉伸速率180m/min进行拉伸，定型后得到线密度为1.65分特，水溶温度为45℃的长丝。实施例7将实施例2处理得到的聚乙烯醇与消光剂乳2、助消光剂3按质量分92：4:8混合，加入温度为15℃、搅拌速度为60rpm的恒温搅拌料斗，在料斗中混合均匀后，借重力和螺带式搅拌器送入螺本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低温水溶聚乙烯醇长丝的制备方法，其特征在于，通过以下步骤制备：(1)将聚合度为300～1700，酯化度为88的聚乙烯醇用冰水洗涤；(2)将洗涤后的聚乙烯醇与消光剂乳和助消光剂加入恒温搅拌料斗，在料斗中混合均匀后，送入螺杆挤出机，经螺杆挤出机塑化熔融后，进入二级过滤器，经计量泵精确计量送入纺丝组件，并从喷丝孔中挤出；(3)从喷丝孔中挤出的丝条依次进入闪蒸区、油雾润滑区、加热区完成初步成型；(4)初步成型的纤维经三级拉伸，两级定型和卷绕得到长丝纤维。

【技术特征摘要】
1.一种低温水溶聚乙烯醇长丝的制备方法，其特征在于，通过以下步骤制备：(1)将聚合度为300～1700，酯化度为88的聚乙烯醇用冰水洗涤；(2)将洗涤后的聚乙烯醇与消光剂乳和助消光剂加入恒温搅拌料斗，在料斗中混合均匀后，送入螺杆挤出机，经螺杆挤出机塑化熔融后，进入二级过滤器，经计量泵精确计量送入纺丝组件，并从喷丝孔中挤出；(3)从喷丝孔中挤出的丝条依次进入闪蒸区、油雾润滑区、加热区完成初步成型；(4)初步成型的纤维经三级拉伸，两级定型和卷绕得到长丝纤维。2.根据权利要求1所述的一种低温水溶聚乙烯醇长丝的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，洗涤后的聚乙烯醇含水率为40-65％。3.根据权利要求1所述的一种低温水溶聚乙烯醇长丝的制备方法，其特征在于，聚乙烯醇、消光剂乳和助消光剂的质量比为：(88～92)：(4～6):(5～8)。4.根据权利要求1所述的一种低温水溶聚乙烯醇长丝的制备方法，其特征在于，消光剂乳由羧甲基纤维素钠或聚丙烯酸或聚丙烯酸钠中的一种与纳米二氧化钛、乙二醇组成，其质量比为(10～5):(15～20):(80～75)。5.根据权利要求1所述的一种低温水溶聚乙烯醇长丝的制备方法，其特征在于，助消光剂由纳米二氧化硅、纳米碳酸钙中一种或一种以上...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭静，刘闻，徐德增，刘建为，
申请(专利权)人：大连天马可溶制品有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21