海岛结构的可原纤化纤维、其制备方法及其应用技术

在普通溶剂中溶解乙烯基醇聚合物（Ａ）和与之不相容的乙烯基聚合物（Ｂ），优选丙烯腈聚合物，以制备具有相分离结构的纺丝原液，其中聚合物（Ｂ）以２－５０μｍ的粒度存在，湿纺或干喷湿纺所得纺丝原液后进入凝固浴，凝固浴含有能够溶解聚合物（Ａ）和（Ｂ）两者的有机溶剂和纺丝原料溶液的溶剂混合物，其重量比为２５／７５－８５／１５，拉伸所得长丝８倍或更多，从而得到纤维；自该纤维制备的原纤维具有良好亲水性，高强度和优异的耐热熔性，以及优异的擦抹性能，过滤性能，俘获微粒性能和增强性能，并且可以廉价、容易和稳定地制造。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及包括乙烯基醇聚合物(下文记作PVA)和不同于PVA的乙烯基聚合物，优选丙烯腈聚合物(下文记作PAN)的易于原纤化纤维，其特征在于该纤维通过单一的化学溶胀力或机械应力作用或二者结合的作用易于变性成超细原纤维，该纤维优选用于湿纺或干纺非织造织物，摩擦材料以及水泥和橡胶的增强纤维。作为增强纤维，通常在汽车刹车和离合器中使用的各种摩擦材料的，常常利用石棉来制造，这是依据其捕集无机微粒的性能，耐热性，耐热熔结性，增强特性等等。然而，使用石棉要置于严格规则之下，因为石棉有害人体健康。所以近几年来，选择昂贵的芳酰胺纤维作为它的替代物。但是芳酰胺纤维太昂贵，所以在使用方式受到限制。因此，具有不充分增强性能的材料诸如天然纸浆，它在结合体中用作填料，但是这种填料材料会破坏所得产品的性能。因此迫切要求一种易于原纤化纤维，它比芳酰胺纤维便宜，并具有可原纤化特性，以便在结合体中得到颗粒捕集特性和增强特性。由于上述石棉在非常严格规定下使用的理由也适用在石板板材领域，其中石棉用来增强水泥，因此使用普通用途的纤维诸如维尼纶作石棉的替代物。由于一般目的的纤维尺寸比石棉的大，石板与天然纸浆的原纤维混和使得所得增强石板具有这种降低的湿强度。这些厚纤维和天然纸浆破坏了产品性能。因此，要求发展具有较大强度的可原纤化纤维。对于增强橡胶等，使用间-或对-芳酰胺或维尼纶，但是这种纤维也有问题，该纤维应当用间苯二酚-甲醛-乳胶工艺处理，以便增强附着力。则就需要具有较高附着力、较大比表面积和较大强度的易于原纤化的纤维。为满足这些要求，已作巨大努力对混合聚合物的相分离现象使用一种方法以产生超细合成纤维。例如，JPA 10617/1974，JPA 17609/1976和JPB56925/1973分别叙述了通过挤出包括PAN(作海成分)和与丙烯腈或聚甲基丙烯酸甲酯聚合物接枝共聚的PVA(作岛成分)来产生原纤维。按照这些专利所述技术，在凝固浴中使用水和原料溶液的溶剂的混和物或与具有凝固效能的单一有机溶剂的混和物，这是因为PAN是海成分。但是这种技术因为强烈的凝固作用和包括较高拉伸时的难度不能得到任何均匀的胶状长丝。因此，以稳定和廉价的工业方式制造具有优异的增强性能和较高强度的纤维仍是困难的。由于聚合物的相容性是用添加接枝聚合物来增强的，纺丝溶液很难转变成相分离结构，从后不仅难以原纤化而且所得原纤维太薄容易有形，包括易于形成纤维球的问题。另外，JPA 31376/1972公开了一种易于原纤化PVA纤维，它包括完全皂化的PVA作海成分和部分皂化的PVA作岛成分，但是这种纤维有缺点，部分皂化的PVA于原纤化加工期间在水中溶解，需要特定的体系或特定的化学反应剂处理原纤化过程所用的水；则在原纤化期间产生增大体积的泡沫，破坏了原纤化工艺；以及由于海成分和岛成分两者都包括PVA聚合物使得纤维的原纤化不能令人满意。因此，需求一种主要包括PVA的纤维，它具有较高强度，易于原纤化，可高度分散并具有足够的增强效果，但这种纤维还未制造出。在这种情况下，本专利技术人勤奋研究找到易于原纤化纤维，它有令人满意的上述性能。具体言之，本专利技术提供一种海岛截面的易于原纤化纤维，包括PVA(A)和不同于PVA的乙烯基聚合物(B)，其中成分(A)和(B)分别起海成分和岛成分作用，其特征在于纤维的强度是6g/d或更多且原纤化过程是30分钟或更少。制备这种易于原纤化纤维的方法是，将PVA(A)和聚合物(B)溶于有机溶剂制得纺丝溶液，湿纺或干-喷湿纺所得纺丝溶液，然后进入凝固浴，浴内盛有对两个聚合物有凝固能力的凝固溶剂和纺丝溶液的有机溶剂两者的混和物，在挤出浴中从纤维中去除纺丝溶液的有机溶剂，并拉伸所得长丝，使其具备以下1-3的条件1.纺丝溶液具有相分离结构，其中颗粒的粒径是2-50μm，聚合物(B)的溶液存在于聚合物(A)溶液中；2.凝固溶剂是有机溶剂，凝固浴包括15-75wt％(重量)纺纱溶液的有机容剂；和3.总拉伸比是8或更多。附图说明图1和2示例说明本专利技术纤维的截面，其中园点表示岛部分(在图中用数字图1标记的部分)由聚合物(B)构成，斜线表示的海部分(在图中用数字2标记的部分)由PVA(A)构成，在PVA(A)和聚合物(B)之间的边界内存在的空白部分(在图中用数字图3标记的部分)是空隙。本专利技术纤维是海岛截面的纤维，基本包括PVA(A)和不同于PVA的乙烯基聚合物(B)，其中成分(A)是海成分而(B)是岛成分。尤其是PAN聚合物用作聚合物(B)时，因为PVA和PAN两者都有高极性基团，可制备特别高强度的纤维。这种纤维作为增强材料是优异的，因为它对水泥、橡胶等具有高附着力，并且耐热性强；另外，该纤维亲水性高，使得纤维优选用于擦拭性能明显的擦拭材料。按照本专利技术，术语“PVA(A)”意指聚合物含有70摩尔％或更多的乙烯基醇，并且聚合物可与30摩尔％以下比率的单体共聚，令人满意的单体诸如乙烯，乙酸乙烯酯，衣康酸，乙烯基胺，丙烯酰胺，新戊酸乙烯酯，马来酸酐，以及含有磺酸的乙烯基化合物。这种聚合物优选具有的皂化度为80摩尔％或更多，对于结晶度和取向度，该聚合物优选含有乙烯基醇单元是95摩尔％或更多，更优选98摩尔％或更多，再优选99摩尔％或更多，而99.8摩尔％或更多最佳。PVA的聚合度没有专门限制，但优选500或更多，更优选1500或更多，以便产生更高强度的原纤维。为了改良耐热水性，PVA可被缩醛化及在分子内或分子之间用甲醛、戊二醛等交联，这种过程在纤维制备后进行。另外，PVA可用上述以外的其他交联剂交联。按照本专利技术，利用不同于PVA(A)的乙烯基聚合物(B)作岛成分，因为乙烯基聚合物在溶剂中与PVA(A)混合时容易形成良好相分离结构的纺丝溶液。再者，聚合物(B)优选没有水溶胀并基本不含有乙烯基醇单元的乙烯基聚合物，因为这种聚合物易于在有PVA(A)的结合体中原纤化。本专利技术中术语“没有水溶胀聚合物”意指聚合物带有的水吸收比低于20wt％，这是将聚合物制成100μm厚非多孔薄膜于20℃吸水至饱和状态时测量的。根据本专利技术，PAN是如上所述聚合物(B)的最佳实例；另一个优选实例包括甲基丙烯酸甲酯聚合物(下文记作PMMA)。本专利技术PAN应当令人满意地含有70摩尔％或更多的丙烯腈单元，所以PAN可以和单体共聚的比例低于30摩尔％，可用的单体例如(甲基)丙烯酸酯如丙烯酸甲酯，丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸甲酯；乙烯基酯如乙酸乙烯酯和乳酸乙烯酯；乙烯基化合物如二氯乙烯；不饱和羧酸如丙烯酸，甲基丙烯酸和马来酸酐；以及含有磺酸的乙烯基化合物。为了改良纺丝溶液在溶剂中的溶解度，优选赋予PAN与其他乙烯基单体而不是PAN均聚物共聚的共聚物的比例是0.5-10摩尔％，更优选2-8摩尔％。还有，PMMA应当令人满意地含有80摩尔％或更多的甲基丙烯酸甲酯单元，因此，与其共聚的例如丙烯酸甲酯或丙烯酸乙酯的最大范围是20摩尔％。本专利技术所用的PMMA特别优选与2-20摩尔％的丙烯酸甲酯共聚，因为这种PMMA易于形成下文详述海岛相分离结构的溶液；同样理由，PMMA的聚合度优选优选300-2000。就本专利技术所述而言，PVA(A)应当是海成分而聚合物(B)应当是岛成分，且其A/B重量比应当优选80/20-42/58。PVA(A)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有海岛截面的易于原纤化纤维，包括乙烯基醇聚合物（Ａ）和不同于聚合物（Ａ）的乙烯基聚合物（Ｂ），其中（Ａ）是海成分而（Ｂ）是岛成分，其特征在于纤维强度是６ｇ／ｄ或更多而原纤化能力是３０分钟或更少。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：大森昭夫，吉持驶视，佐野友之，小林悟，楢村俊平，佐藤政弘，
申请(专利权)人：可乐丽股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]