一种接枝聚乙烯醇纤维及其制备方法和由该接枝聚乙烯醇纤维制成的纺织品技术

本发明专利技术公开了一种接枝聚乙烯醇纤维，涉及聚乙烯醇纤维领域，其技术方案要点是对聚乙烯醇进行酯化反应，酯化率为总羟基数量的5％～75％，从而使得聚乙烯醇纤维在保证良好生物相溶性的同时，也提高了其力学性能、热稳定性和耐水性，进而便于生产加工。再者，其制备方法简便适合规划化生产，且由其制成的纺织品对于环境也基本上无污染。

【技术实现步骤摘要】
一种接枝聚乙烯醇纤维及其制备方法和由该接枝聚乙烯醇纤维制成的纺织品
本专利技术涉及聚乙烯醇纤维领域，特别涉及一种接枝聚乙烯醇纤维及其制备方法和由该接枝聚乙烯醇纤维制成的纺织品。
技术介绍
随着现今国内医疗事业地不断发展，人们对于医疗用品质量的关注也是越来越高。并且，有相关部门曾依据YY0330-2002《医用脱脂棉》的相关规定，对国内现有的医用脱脂棉及其产品的性状、酸碱度、易氧化物、吸水时间、吸水量、荧光物、表面活性物质等7项指标进行了检验，发现均有不合格项。而导致不合格的根本原因，既有棉花的自然生长因素，又有后续的加工因素。由此，医用材料应用上，亟待一种材料和棉相同，稳定性等又优于棉的材料来取代棉质。而市面上虽然有大量的涤纶、丙纶、芳纶、腈纶、锦纶、复合聚烯烃、维纶和氨纶等等合成材料，但是由于生物相容性差、非极性材料等原因，所以均不能用于取代棉质。而聚乙烯醇是少数几种具有亲水性基团的成纤聚合物中的一种。并且，其也是目前已发现的唯一具有水溶性且无毒的高聚物，其别名为聚乙烯醇，分子结构为-[CH(OH)-CH2]n-，因而，其在纺织品产业、医用等领域也得到了广泛的应用。而一般的聚乙烯醇纤维是指未经缩醛处理过的聚乙烯醇纤维，其是一种在一定温度下能溶解于水的特种材料。由该特种材料经过纺纱、织布加工而成的聚乙烯醇纺织品，不仅具有理想的水溶温度、强度和伸度，以及良好的耐酸、耐碱、耐干热性能，而且溶于水后无味、无毒，水溶液呈无色透明状，对环境不产生任何污染，百分之百自然分解品。但是，由于聚乙烯醇的水溶性，因而在不缩醛的情况下，加工成纯的聚乙烯醇纤维就非常困难。同时，另一方面，聚乙烯醇纤维还存在吸湿性、熔融加工困难和热稳定性低等缺点。例如，吸湿后，聚乙烯醇的强度仅为其干强度的55％～60％。而160℃时其又会开始分子内脱水，230℃时开始分子间脱水变脆。由于聚乙烯醇的分子内和分子间还有大量氢键存在，不宜加工，溶液成型工艺复杂、成本高。为此，有必要研发出一种聚乙烯醇的改性方法，使得聚乙烯醇纤维在保证良好水溶性温度的前提下，加工起来也较为方便。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种接枝聚乙烯醇纤维，其不仅水溶性温度良好，且也便于加工，适合进行规模化生产，并且其所制成的纺织品也具有良好的生物降解性，降低了对环境污染的概率。本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种接枝聚乙烯醇纤维，酯化率为总羟基数量的5％～75％。经过酯化后的聚乙烯醇纤维，其内部产生了酯键，从而热稳定性和耐水性能都有效地得到了提升。同时，其仍具备有一定的水溶性温度，保证了其良好的生物相溶性，进而其制成的纺织品能够在自然界中快速分解，减少了对环境的污染。并且，由于酯键形成的同时会消耗大量的羟基，从而也就减少了氢键的数量，这样加工起来相对于未接枝过的聚乙烯醇纤维而言要更为的方便。一种接枝聚乙烯醇纤维的制备方法，第一步、将聚乙烯醇溶解于90～100℃的水中得到聚乙烯醇水溶液，加入液体羧酸混合，并以500～600rpm转速进行搅拌，制得混合原液；第二步、将混合原液升温至80～90℃，加入酸或者碱进行酯化，同时以200～300rpm转速进行，反应4～6小时，得到初步酯化的聚乙烯醇纤维纺丝原液；第三步、待初步酯化的聚乙烯醇纤维纺丝原液的温度降至65℃时，加入强氧化剂，同时低速搅拌，反应8小时，得到聚乙烯醇纤维纺丝原液；第四步、将聚乙烯醇纤维纺丝原液进行静置脱泡处理；第五步、待脱泡结束后，将聚乙烯醇纤维纺丝原液通过湿法喷丝至第一凝固浴中进行纺丝，得到聚乙烯醇纤维原丝；第六步、将聚乙烯醇纤维原丝浸入至第二凝固浴中进行牵伸，之后经清洗、干燥、绕卷得到接枝聚乙烯醇纤维。通过采用上述技术方案，整个制备过程均是在100℃以下的环境中进行的，从而既减少了能耗，又能够保证生产的安全性。而且，第四步骤中将聚乙烯醇纺丝原液进行静置脱泡，这样能够有助于酯化反应的充分终止，并且脱泡处理后也能够减少后续清洗液的使用量。优选为，第一步中原料聚乙烯醇可由聚醋酸乙烯酯水解后获得。通过采用上述技术方案，由于聚乙烯醇的玻璃化温度为75～85℃，而聚醋酸乙烯酯的玻璃化温度为38℃，因而选用聚醋酸乙烯酯作为原料，这样在前期加料过程中就不需要将大量粉碎成小料后再进行添加了，从而有助于前期的操作。同时，在最终的聚乙烯醇纤维中引入醋酸根基团，因而也能够带入相应的特性。优选为，聚醋酸乙烯酯水解的方式，包括如下步骤，a、将20～40％聚醋酸乙烯酯溶解在63～75％甲醇溶液中，形成A溶液；将21～35％氢氧化钠溶解到68～76％的甲醇溶液中，形成B溶液；b、按照摩尔比A溶液和B溶液1∶(0.13～0.19)的比例将B溶液倒入A溶液中。同时在A、B混合溶液中入邻苯二甲酸酐，邻苯二甲酸酐的添加量是按照摩尔A、B混合溶液和邻苯二甲酸酐1∶(0.0078～0.0092)，之后全部加入到的醇解机中，40～50℃进行醇解，醇解30～40分钟后，得到聚乙烯醇。优选为，第一步中待加入羧酸之后，对聚乙烯醇水溶液进行加热，使其温度升高至72～77℃，待反应时间为1.5～2.5小时。通过采用上述技术方案，这样有助于混合原液中羧酸和聚乙烯醇能够初步地进行酯化反应，从而便于调控后期正式酯化过程的效率。优选为，第二步的酯化过程中，混合原液的pH值范围控制为0～3或12.5～14。通过采用上述技术方案，这样有利于聚乙烯醇的酯化反应得以加快，进而大大提高了生产效率。优选为，第三步中强氧化剂为过氧化物。通过采用上述技术方案，强氧化剂能够引发聚乙烯醇发生自交联反应，破坏了聚乙烯醇内部分子排列的规整性，进而降低了聚乙烯醇的结晶度。此过程使聚乙烯醇中的无定型区域更为密集，形成了更为致密的结构，从而使得聚乙烯醇的力学性能得到了有效地提升。而且，此处优选为过氧化物，其相较于三价钴盐、过硫酸盐、重铬酸钾、高锰酸钾、氧酸盐和浓硫酸对环境而言更为友好。根据附图1的聚乙烯醇的自交联反应XRD谱图，聚乙烯醇与过氧化物交联聚乙烯醇的典型吸收峰出现在20°，随过氧化物的增加，交联聚乙烯醇的吸收峰强度逐渐降低，聚乙烯醇结晶度下降。交联后的聚乙烯醇的线型或支型高分子链间以共价键连接成网状或体型高分子，其各项物理性能都有较大的改变，其中受交联密度影响最显著的性能是模量和硬度，由于交联产生的链与链之间交联点抑制高分子链间的滑动，模量和硬度会随着交联密度的增加而增加。并且，过氧化物的氧化性与羧酸的还原性产生剧烈反应，反应掉羧酸后多生成二氧化碳和某盐，例如，(NH4)2S2O8+K2C2O4＝(NH4)2SO4+2CO2↑+K2SO4。这样残留在聚乙烯醇体系的羧酸可以通过与过氧化物的反应清除，防止过度酯化，使得酯化率能够得到有效控制；而且，过氧化物还可以消耗部分聚乙烯醇上的羟基，从而提高了聚乙烯醇的耐水性。优选为，第五步中的凝固浴一由重量份数为40～44份水、28～36份尿素、21～31份氯化钠于室温环境下混合溶解制得。以较高浓度的氯化钠性水溶液为凝固浴，进行湿法纺丝并通过后拉伸、热处理得到具有优良力学性能的聚乙烯醇纤维。用本方法制得的聚乙烯醇纤维有光泽及良好综合力学性能，其断裂强度可达0.6GPa，断裂伸长率可达230％。氯化钠作为聚乙烯醇纺丝原液的凝固浴主要材料，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种接枝聚乙烯醇纤维，其特征在于：酯化率为总羟基数量的5％～75％。

【技术特征摘要】
1.一种接枝聚乙烯醇纤维，其特征在于：酯化率为总羟基数量的5％～75％。2.如权利要求1所述的一种接枝聚乙烯醇纤维的制备方法，其特征在于：第一步、将聚乙烯醇溶解于90～100℃的水中得到聚乙烯醇水溶液，加入液体羧酸或含氧无机酸进行混合，并以500～600rpm转速进行搅拌，制得混合原液；第二步、将混合原液升温至80～90℃，加入酸或者碱进行酯化，同时以200～300rpm转速进行搅拌，反应4～6小时，得到初步酯化的聚乙烯醇纤维纺丝原液；第三步、待初步酯化的聚乙烯醇纤维纺丝原液的温度降至60～70℃时，加入强氧化剂，同时低速搅拌，反应8～12小时，得到聚乙烯醇纤维纺丝原液；第四步、将聚乙烯醇纤维纺丝原液进行静置脱泡处理；第五步、待脱泡结束后，将聚乙烯醇纤维纺丝原液通过湿法喷丝至第一凝固浴中进行纺丝，得到聚乙烯醇纤维原丝；第六步、将聚乙烯醇纤维原丝浸入至第二凝固浴中进行牵伸，之后经清洗、干燥、绕卷得到接枝聚乙烯醇纤维。3.根据权利要求1所述的一种接枝聚乙烯醇纤维的制备方法，其特征在于：第一步中原料聚乙烯醇可由聚醋酸乙烯酯水解后获得。4.根据权利要求3所述的一种接枝聚乙烯醇纤维的制备方法，其特征在于：聚醋酸乙烯酯水解的方式，包括如下步骤，将20～40％聚醋酸乙烯酯溶解在63～75％甲醇溶液中，形成A溶液；将21～35％氢氧化钠溶解到68～76％的甲...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈绍永，
申请(专利权)人：湖南新金辐医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43