專利名稱：一種pva復(fù)合高強(qiáng)度高模量纖維素纖維的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚乙烯醇(PVA)復(fù)合高強(qiáng)度高模量纖維素纖維及其制備方法，具體地說(shuō)，涉及一種以纖維素漿柏和聚乙烯醇(PVA)為原料生產(chǎn)的一種PVA復(fù)合高強(qiáng)度高模量纖維素纖維及其制備方法，屬于紡織技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
纖維素類纖維主要是粘膠纖維，由于吸濕性好，穿著舒適，可紡性優(yōu)良，應(yīng)用廣泛，常與棉、毛或各種合成纖維混紡、交織、用于各類服裝及裝飾用紡織品。但普通纖維素纖維也存在一些嚴(yán)重的缺點(diǎn)，主要是濕態(tài)時(shí)被水溶脹，強(qiáng)度明顯下降，織物洗滌搓揉時(shí)易于變形(濕模量低)，尺寸穩(wěn)定性差，在小負(fù)荷下容易變形，耐磨性較差，影響織物的服用性能。隨著纖維素纖維生產(chǎn)技術(shù)的不斷優(yōu)化進(jìn)步以及生產(chǎn)設(shè)備的不斷革新，纖維素纖維的力學(xué)性能不斷提高，新型纖維不斷出現(xiàn)，如溶劑紡纖維、高濕模量纖維等。公開號(hào)為CN101591814B的專利公開了一種高濕模量纖維的制造方法，該纖維生產(chǎn)過(guò)程復(fù)雜，工藝條件，操作控制困難，纖維脆性較大。公開號(hào)為CN101694019B的專利公開了一種溶劑法高濕模量竹纖維及其制備方法，該纖維生產(chǎn)工藝條件要求嚴(yán)格，設(shè)備以及溶劑投資高，溶劑回收問(wèn)題不能得到有效解決，生產(chǎn)成本較高。國(guó)內(nèi)一些纖維素纖維生產(chǎn)廠家開始摸索其它的工藝方法來(lái)提高纖維素纖維的強(qiáng)度和模量。聚乙烯醇纖維(PVA纖維)是一種很有價(jià)值的功能性差別化纖維，其強(qiáng)度高、伸度低、模量大、耐酸堿、耐侯性和吸濕性好，目前PVA纖維取得深度開發(fā)，對(duì)其成型研究也越來(lái)越多。公開號(hào)為CN102851774A的專利公開了一種提高粘膠纖維強(qiáng)度的方法，該方法是以粘膠為基體，聚乙烯醇為增強(qiáng)材料，但紡絲速度慢，后續(xù)交聯(lián)時(shí)間長(zhǎng)，交聯(lián)效果差，不利于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，且交聯(lián)過(guò)程中用到甲醛，增加了對(duì)人體的危害和環(huán)境污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問(wèn)題是針對(duì)以上不足，提供一種PVA復(fù)合高強(qiáng)度高模量纖維素纖維的制備方法，工藝簡(jiǎn)單，以纖維素漿柏和聚乙烯醇為原料，通過(guò)調(diào)整凝固浴組成比例，使兩者同時(shí)成型，在生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行預(yù)交聯(lián)、進(jìn)一步交聯(lián)以及繼續(xù)交聯(lián)等三次交聯(lián)固化和后處理，制備PVA復(fù)合高強(qiáng)度高模量纖維素纖維。在交聯(lián)固化過(guò)程中沒有用到甲醛，對(duì)人體無(wú)危害和造成環(huán)境污染。該纖維不僅具有纖維素纖維的一系列優(yōu)點(diǎn)，而且纖維的濕強(qiáng)度、模量較普通纖維素纖維有顯著提高，該纖維兼具纖維素纖維和PVA纖維的特點(diǎn)，為再生纖維素類纖維的功能性開發(fā)提供新的思路和方法，具有較好的發(fā)展前景。為解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:一種PVA復(fù)合高強(qiáng)度高模量纖維素纖維的制備方法，其特征在于:所述制備方法包括制備紡絲原液、紡絲成型和后處理步驟；
所述制備紡絲原液步驟包括:聚乙烯醇溶液的制備:將平均聚合度為1000 20000的聚乙烯醇加入到20 40°C的去離子水中，邊加入邊攪拌使其充分溶脹、分散，而后加熱升溫至85 95°C加速溶解，并保溫2 4小時(shí)，直到溶液中不再含有微小顆粒為止，再經(jīng)過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾雜質(zhì)后，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5% 20%的聚乙烯醇溶液； 紡絲原液的制備:在聚乙烯醇溶液中按重量比0.5% 5%加入硼、銅、鈦化合物中的至少一種，攪拌均勻形成預(yù)交聯(lián)后的聚乙烯醇溶液；將纖維素溶液與預(yù)交聯(lián)后的聚乙烯醇溶液按有效成分重量比1:1 20:1共混制備紡絲原液。優(yōu)選地，所述纖維素溶液按照以下步驟制備:以纖維素漿柏為原料，經(jīng)過(guò)浸潰、壓榨、粉碎、老成、黃化和溶解步驟制得纖維素溶液，其中纖維素溶液中甲纖含量為6% 10%，含堿4% 8%。優(yōu)選地，所述其中紡絲原液固含量5.5% 15%，含堿2% 7.6%。優(yōu)選地，所述紡絲成型步驟包括:
所述紡絲原液通過(guò)凝固浴進(jìn)行紡絲，初生絲束經(jīng)過(guò)濕熱牽伸定型、二浴進(jìn)一步交聯(lián)成型，得到進(jìn)一步交聯(lián)后的絲束。優(yōu)選地，所述凝固浴由30 100g/L的硫酸，5 20g/L的硫酸鋅、硫酸鋁或兩者的混合物，100 400g/L的硫酸鈉組成，凝固浴溫度為30 50°C。優(yōu)選地，所述濕熱牽伸定型及牽伸比率包括:噴絲頭牽伸-10% 30%,盤間牽伸20% 50%, 二浴牽伸5% 15%。優(yōu)選地，所述二浴溫度彡90°C，由10 20g/L的硫酸，300 420g/L的硫酸鈉，20 80g/L乙二醛、戊二醛、硼砂、硼酸中的一種或幾種組成。優(yōu)選地，所述后處理步驟包括:
所述紡絲成型步驟所得絲束經(jīng)過(guò)切斷、繼續(xù)交聯(lián)浴、精練浴以及烘干后，得到PVA復(fù)合
高強(qiáng)度高模量纖維素纖維。優(yōu)選地，所述繼續(xù)交聯(lián)浴由30 70g/L乙二醛、戊二醛、硼砂、硼酸的至少一種組成或者輻射交聯(lián)，交聯(lián)時(shí)間約為5 lOmin。優(yōu)選地，所述精練浴包括脫硫、漂白和上油步驟，脫硫浴:NaOH 2.5 7.0g/L，漂白浴=H2O2 或 NaClO 0.5 5.0g/L，油浴:3.0 8.0g/L，烘干溫度:110 125。。。本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):通過(guò)調(diào)整聚乙烯醇溶液與纖維素溶液的比例和凝固浴組份組成比例，使聚乙烯醇與纖維素同時(shí)成型，硼、銅、鈦化合物可以與PVA發(fā)生交聯(lián)，抑制紡絲過(guò)程中大分子結(jié)晶，易于初生纖維的后拉伸；這里的預(yù)交聯(lián)是指硼、銅、鈦化合物與聚乙烯醇之間形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)，抑制PVA分子間或者分子內(nèi)氫鍵的形成，以使PVA大分子之間有適當(dāng)纏結(jié)程度，利于與纖維素溶液共混時(shí)能形成初步交聯(lián)，利用預(yù)交聯(lián)、進(jìn)一步交聯(lián)及繼續(xù)交聯(lián)三次交聯(lián)使添加的聚乙烯醇形成網(wǎng)狀的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，以提高纖維素纖維的強(qiáng)度和模量，制備出以纖維素纖維為基體的PVA復(fù)合高強(qiáng)度高模量纖維素纖維的干強(qiáng)> 3.2cN/dtex,濕強(qiáng)> 1.8cN/dtex,濕模量> 0.6cN/dtex,具有較好的機(jī)械性能，紡織加工性好。本發(fā)明所述的制備方法，工藝簡(jiǎn)單，操作控制方便，在現(xiàn)有纖維素纖維生產(chǎn)工藝及設(shè)備的基礎(chǔ)上就可完成，易于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，制得的復(fù)合纖維的強(qiáng)度和模量較普通纖維素纖維有較大提高。下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
具體實(shí)施例方式以下對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。實(shí)施例1，一種高強(qiáng)度高模量纖維素纖維及其制備方法，包括以下步驟:
1、紡絲原液的制備
1)、纖維素溶液的制備:以纖維素漿柏為原料，經(jīng)過(guò)浸潰、壓榨、粉碎、老成、黃化和溶解工序制得纖維素溶液，其中纖維素溶液中甲纖含量為10%，含堿8% ；
2)、聚乙烯醇溶液的制備:將平均聚合度為3000的聚乙烯醇加入到40°C的去離子水中,邊加入邊攪拌使其充分溶脹、分散,而后加熱升溫至95°C加速溶解，并保溫2小時(shí)，直到溶液中不再含有微小顆粒為止，再經(jīng)過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾雜質(zhì)后，制備出質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%聚乙烯醇溶液備用；
3)、紡絲原液的制備:將步驟2)制備的聚乙烯醇溶液中按重量比5%加入硼化合物，攪拌均勻形成預(yù)交聯(lián)后的聚乙烯醇溶液備用；
將步驟I)所得纖維素溶液與步驟3)所得預(yù)交聯(lián)后的聚乙烯醇溶液按有效成分重量比1:1共混制備紡絲原液，其中紡絲原液固含量:13.3%，含堿:5.3% ;有效成分指的纖維素溶液中的甲種纖維素和聚乙烯醇溶液中的聚乙烯醇。2、紡絲成型
將上述制備的紡絲原液通過(guò)凝固浴進(jìn)行紡絲，初生絲束經(jīng)過(guò)濕熱牽伸定型、二浴即塑化浴進(jìn)一步交聯(lián)成型，得到進(jìn)一步交聯(lián)后的絲束；
凝固浴溫度為30°C，凝固浴中硫酸100g/L，硫酸鋅10g/L，硫酸鈉400g/L ；
噴絲頭牽伸_10%，盤間牽伸30%，二浴牽伸8% ；
二浴:溫度92°C，硫酸10g/L，硫酸鈉420g/L，乙二醛80g/L，上述二浴使初步凝固成型的纖維束進(jìn)一步進(jìn)行交聯(lián)。3、后處理
經(jīng)過(guò)二浴進(jìn)一步交聯(lián)后成型的絲束經(jīng)過(guò)切斷、繼續(xù)交聯(lián)浴、精練浴以及烘干后，得到PVA復(fù)合高強(qiáng)度高模量纖維素纖維；
繼續(xù)交聯(lián)浴:硼砂70g/L，交聯(lián)時(shí)間為Smin ；
精練浴包括脫硫、漂白和上油步驟，精練浴及濃度:脫硫浴:NaOH 2.5g/L，漂白浴=H2O21.0g/L，油浴:3.0g/L，烘干溫度=IlO0C0通過(guò)上述工藝制得纖維素纖維成品指標(biāo):纖度1.33dtex,干強(qiáng)4.61cN/dteX，濕強(qiáng)
2.82cN/dtex,濕模量 0.92cN/dtex。實(shí)施例2，一種高強(qiáng)度高模量纖維素纖維及其制備方法，包括以下步驟:
1、紡絲原液的制備
I)、纖維素溶液的制備:以纖維素漿柏為原料，經(jīng)過(guò)浸潰、壓榨、粉碎、老成、黃化和溶解等步驟制得纖維素溶液，其中纖維素溶液中甲纖含量為8.2%，含堿5.8%。2)、聚乙烯醇溶液的制備:將平均聚合度為12000的聚乙烯醇加入到30°C的去離子水中,邊加入邊攪拌使其充分溶脹、分散,而后加熱升溫至90°C加速溶解，并保溫3小時(shí)，直到溶液中不再含有微小顆粒為止，再經(jīng)過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾雜質(zhì)后，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的聚乙烯醇溶液備用；
3)、紡絲原液的制備:將步驟2)制備的聚乙烯醇溶液中按重量比3.0%加入鈦化合物，攪拌均勻形成預(yù)交聯(lián)后的聚乙烯醇溶液備用；
將步驟I)所得纖維素溶液與步驟3)所得預(yù)交聯(lián)后的聚乙烯醇溶液按有效成分重量比5:1共混制備紡絲原液，其中紡絲原液固含量:8.91%，含堿:5.16% ;有效成分指的纖維素溶液中的甲種纖維素和聚乙烯醇溶液中的聚乙烯醇。2、紡絲成型
將上述制備的紡絲原液通過(guò)凝固浴進(jìn)行紡絲，初生絲束經(jīng)過(guò)濕熱牽伸定型、二浴(塑化浴)進(jìn)一步交聯(lián)成型，得到進(jìn)一步交聯(lián)后的絲束；
凝固浴溫度為40°C，硫酸:60g/L，硫酸鋅:20g/L，硫酸鈉:320g/L ；
噴絲頭牽伸0%，盤間牽伸25%，二浴牽伸12% ；
二浴:溫度96°C，硫酸15g/L，硫酸鈉360g/L，戊二醛50g/L，上述二浴使初步凝固成型的纖維束進(jìn)一步進(jìn)行交聯(lián)。3、后處理
經(jīng)過(guò)二浴進(jìn)一步交聯(lián)后成型的絲束經(jīng)過(guò)切斷、繼續(xù)交聯(lián)浴、精練浴以及烘干后，得到PVA復(fù)合高強(qiáng)度高模量纖維素纖維；
繼續(xù)交聯(lián)浴:乙二醛50g/L，交聯(lián)時(shí)間為6min ；
精練浴包括脫硫、漂白和上油步驟，精練浴及濃度:脫硫浴:NaOH 4.0g/L,漂白浴:H2021.5g/L，油浴:4.0g/L，烘干溫度:115°C。通過(guò)上述工藝制得纖維素纖維成品指標(biāo):纖度1.56dtex,干強(qiáng)3.82cN/dteX，濕強(qiáng)2.63cN/dtex,濕模量 0.86cN/dtex。實(shí)施例3，一種高強(qiáng)度高模量纖維素纖維及其制備方法，包括以下步驟:
1、紡絲原液的制備
I)、纖維素溶液的制備:以纖維素漿柏為原料，經(jīng)過(guò)浸潰、壓榨、粉碎、老成、黃化和溶解等步驟制得纖維素溶液，其中纖維素溶液中甲纖含量為7.5%，含堿4.8%。2)、聚乙烯醇溶液的制備:將平均聚合度為15000的聚乙烯醇加入到20°C的去離子水中，邊加入邊攪拌使其充分溶脹、分散,而后加熱升溫至92°C加速溶解，并保溫2.5小時(shí)，直到溶液中不再含有微小顆粒為止，再經(jīng)過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾雜質(zhì)后，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的聚乙烯醇溶液備用；
3)、紡絲原液的制備:將步驟2)制備的聚乙烯醇溶液中按重量比2.0%加入銅化合物，攪拌均勻形成預(yù)交聯(lián)后的聚乙烯醇溶液備用；
將步驟I)所得纖維素溶液與步驟3)所得預(yù)交聯(lián)后的聚乙烯醇溶液按有效成分重量比10:1共混制備紡絲原液，其中紡絲原液固含量:7.69%，含堿:4.46% ;有效成分指的纖維素溶液中的甲種纖維素和聚乙烯醇溶液中的聚乙烯醇；
2、紡絲成型
將上述制備的紡絲原液通過(guò)凝固浴進(jìn)行紡絲，初生絲束經(jīng)過(guò)濕熱牽伸定型、二浴(塑化浴)進(jìn)一步交聯(lián)成型，得到進(jìn)一步交聯(lián)后的絲束；
凝固浴溫度為50°C，硫酸:40g/L，硫酸鋅:15g/L，硫酸鈉:260g/L ；
噴絲頭牽伸10%，盤間牽伸35%，二浴牽伸10% ；二浴:溫度95°C，硫酸20g/L，硫酸鈉300g/L，硼砂60g/L，上述二浴使初步凝固成型的纖維束進(jìn)一步進(jìn)行交聯(lián)。3、后處理
經(jīng)過(guò)二浴進(jìn)一步交聯(lián)后成型的絲束經(jīng)過(guò)切斷、繼續(xù)交聯(lián)浴、精練浴以及烘干后，得到PVA復(fù)合高強(qiáng)度高模量纖維素纖維；
繼續(xù)交聯(lián)浴:利用r射線輻射交聯(lián)，交聯(lián)時(shí)間為5min ；
精練浴包括脫硫、漂白和上油步驟，精練浴及濃度:脫硫浴:NaOH 4.5g/L,漂白浴:H202
2.0g/L，油浴:5.0g/L，烘干溫度:120°C。通過(guò)上述工藝制得纖維素纖維成品指標(biāo):纖度1.67dtex,干強(qiáng)3.53cN/dteX，濕強(qiáng)2.34cN/dtex,濕模量 0.73cN/dtex。實(shí)施例4，一種高強(qiáng)度高模量纖維素纖維及其制備方法，包括以下步驟:
1、紡絲原液的制備
I)、纖維素溶液的制備:以纖維素漿柏為原料，經(jīng)過(guò)浸潰、壓榨、粉碎、老成、黃化和溶解等步驟制得纖維素溶液，其中纖維素溶液中甲纖含量為9.2%，含堿6.5%。2)、聚乙烯醇溶液的制備:將平均聚合度為8000的聚乙烯醇加入到35°C的去離子水中,邊加入邊攪拌使其充分溶脹、分散,而后加熱升溫至88°C加速溶解，并保溫3.5小時(shí)，直到溶液中不再含有微小顆粒為止，再經(jīng)過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾雜質(zhì)后，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18%的聚乙烯醇溶液備用；
3)、紡絲原液的制備:將步驟2)制備的聚乙烯醇溶液中按重量比4.0%加入銅化合物，攪拌均勻形成預(yù)交聯(lián)后的聚乙烯醇溶液備用；
將步驟I)所得纖維素溶液與步驟3)所得預(yù)交聯(lián)后的聚乙烯醇溶液按有效成分重量比15:1共混制備紡絲原液，其中紡絲原液固含量:9.75%，含堿:6.09% ;有效成分指的纖維素溶液中的甲種纖維素和聚乙烯醇溶液中的聚乙烯醇；
2、紡絲成型
將上述制備的紡絲原液通過(guò)凝固浴進(jìn)行紡絲，初生絲束經(jīng)過(guò)濕熱牽伸定型、二浴(塑化浴)進(jìn)一步交聯(lián)成型，得到進(jìn)一步交聯(lián)后的絲束；
凝固浴溫度為48°C，硫酸:80g/L，硫酸鋁:12g/L，硫酸鈉:350g/L ；
噴絲頭牽伸20%，盤間牽伸30%，二浴牽伸8% ；
二浴:溫度92°C，硫酸16g/L，硫酸鈉350g/L，硼酸70g/L，上述二浴使初步凝固成型的纖維束進(jìn)一步進(jìn)行交聯(lián)。3、后處理
經(jīng)過(guò)二浴進(jìn)一步交聯(lián)后成型的絲束經(jīng)過(guò)切斷、繼續(xù)交聯(lián)浴、精練浴以及烘干后，得到PVA復(fù)合高強(qiáng)度高模量纖維素纖維；
繼續(xù)交聯(lián)浴:利用微波輻射，交聯(lián)時(shí)間為7min ；
精練浴包括脫硫、漂白和上油步驟，精練浴及濃度:脫硫浴:NaOH 5.0g/L,漂白浴:NaClO (次氯酸鈉)2.(^/1，油浴:6.(^/1，烘干溫度:1181:。通過(guò)上述工藝制得纖維素纖維成品指標(biāo):纖度2.22dtex,干強(qiáng)3.31cN/dteX，濕強(qiáng)2.16cN/dtex,濕模量 0.69cN/dtex。實(shí)施例5，一種高強(qiáng)度高模量纖維素纖維及其制備方法，包括以下步驟: 1、紡絲原液的制備
I)、纖維素溶液的制備:以纖維素漿柏為原料，經(jīng)過(guò)浸潰、壓榨、粉碎、老成、黃化和溶解等步驟制得纖維素溶液，其中纖維素溶液中甲纖含量為6.0%，含堿4%。2)、聚乙烯醇溶液的制備:將平均聚合度為5000的聚乙烯醇加入到25°C的去離子水中,邊加入邊攪拌使其充分溶脹、分散,而后加熱升溫至85°C加速溶解，并保溫4小時(shí)，直到溶液中不再含有微小顆粒為止，再經(jīng)過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾雜質(zhì)后，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的聚乙烯醇溶液備用；
3)、紡絲原液的制備:將步驟2)制備的聚乙烯醇溶液中按重量比2.0%加入硼、銅、鈦三種化合物，攪拌均勻形成預(yù)交聯(lián)后的聚乙烯醇溶液備用；
將步驟I)所得纖維素溶液與步驟3)所得預(yù)交聯(lián)后的聚乙烯醇溶液按有效成分重量比20:1共混制備紡絲原液，其中紡絲原液固含量:5.95%，含堿:3.81% ;有效成分指的纖維素溶液中的甲種纖維素和聚乙烯醇溶液中的聚乙烯醇；
2、紡絲成型
將上述制備的紡絲原液通過(guò)凝固浴進(jìn)行紡絲，初生絲束經(jīng)過(guò)濕熱牽伸定型、二浴(塑化浴)進(jìn)一步交聯(lián)成型，得到進(jìn)一步交聯(lián)后的絲束；
凝固浴溫度為48°C，硫酸:50g/L，硫酸鋁:12g/L，硫酸鈉:280g/L ；
噴絲頭牽伸30%，盤間牽伸20%，二浴牽伸15% ；
二浴:溫度90°C，硫酸15g/L，硫酸鈉320g/L，戊二醛和乙二醛70g/L，上述二浴使初步凝固成型的纖維束進(jìn)一步進(jìn)行交聯(lián)。3、后處理
經(jīng)過(guò)二浴進(jìn)一步交聯(lián)后成型的絲束經(jīng)過(guò)切斷、繼續(xù)交聯(lián)浴、精練浴以及烘干后，得到PVA復(fù)合高強(qiáng)度高模量纖維素纖維；
繼續(xù)交聯(lián)浴:乙二醛和戊二醛40g/L，交聯(lián)時(shí)間為6min ；
精練浴包括脫硫、漂白和上油步驟，精練浴及濃度:脫硫浴:NaOH 7.0g/L,漂白浴:NaClO (次氯酸鈉)3.0g/L，油浴:8.0g/L，烘干溫度:125°C。通過(guò)上述工藝制得纖維素纖維成品指標(biāo):纖度3.33dtex，干強(qiáng)3.1ScN/dtex，濕強(qiáng)
1.92cN/dtex,濕模量 0.6IcN/dtex。實(shí)施例6，一種高強(qiáng)度高模量纖維素纖維及其制備方法，包括以下步驟:
1、紡絲原液的制備
I)、纖維素溶液的制備:以纖維素漿柏為原料，經(jīng)過(guò)浸潰、壓榨、粉碎、老成、黃化和溶解等步驟制得纖維素溶液，其中纖維素溶液中甲纖含量為6.8%，含堿4.5%。2)、聚乙烯醇溶液的制備:將平均聚合度為10000的聚乙烯醇加入到32°C的去離子水中，邊加入邊攪拌使其充分溶脹、分散,而后加熱升溫至93°C加速溶解，并保溫2.2小時(shí)，直到溶液中不再含有微小顆粒為止，再經(jīng)過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾雜質(zhì)后，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13%的聚乙烯醇溶液備用；
3)、紡絲原液的制備:將步驟2)制備的聚乙烯醇溶液中按重量比0.5% 5%加入硼、銅化合物，攪拌均勻形成預(yù)交聯(lián)后的聚乙烯醇溶液備用；
將步驟I)所得纖維素溶液與步驟3)所得預(yù)交聯(lián)后的聚乙烯醇溶液按有效成分重量比18:1共混制備紡絲原液，其中紡絲原液固含量:8.07%，含堿:4.26% ;有效成分指的纖維素溶液中的甲種纖維素和聚乙烯醇溶液中的聚乙烯醇；
2、紡絲成型
將上述制備的紡絲原液通過(guò)凝固浴進(jìn)行紡絲，初生絲束經(jīng)過(guò)濕熱牽伸定型、二浴(塑化浴)進(jìn)一步交聯(lián)成型，得到進(jìn)一步交聯(lián)后的絲束；
凝固浴溫度為42°C，硫酸:70g/L，硫酸鋁和硫酸鋅混合物:15g/L，硫酸鈉:330g/L ； 噴絲頭牽伸15%，盤間牽伸35%，二浴牽伸10% ；
二浴:溫度98°C，硫酸12g/L，硫酸鈉380g/L，硼酸和硼砂混合物60g/L，上述二浴使初步凝固成型的纖維束進(jìn)一步進(jìn)行交聯(lián)。3、后處理
經(jīng)過(guò)二浴進(jìn)一步交聯(lián)后成型的絲束經(jīng)過(guò)切斷、繼續(xù)交聯(lián)浴、精練浴以及烘干后，得到PVA復(fù)合高強(qiáng)度高模量纖維素纖維；
繼續(xù)交聯(lián)浴:硼酸和硼砂混合物50g/L，交聯(lián)時(shí)間為5min ；
精練浴包括脫硫、漂白和上油步驟，精練浴及濃度:脫硫浴:NaOH 4.0g/L,漂白浴:NaClO (次氯酸鈉)3.5g/L，油浴:3.5g/L，烘干溫度:122°C。通過(guò)上述工藝制得纖維素纖維成品指標(biāo):纖度1.67dtex,干強(qiáng)3.43cN/dteX，濕強(qiáng)2.22cN/dtex,濕模量 0.76cN/dtex。實(shí)施例7，一種高強(qiáng)度高模量纖維素纖維及其制備方法，包括以下步驟:
1、紡絲原液的制備
I)、纖維素溶液的制備:以纖維素漿柏為原料，經(jīng)過(guò)浸潰、壓榨、粉碎、老成、黃化和溶解等步驟制得纖維素溶液，其中纖維素溶液中甲纖含量為8.6%，含堿5.8%。2)、聚乙烯醇溶液的制備:將平均聚合度為18000的聚乙烯醇加入到38°C的去離子水中，邊加入邊攪拌使其充分溶脹、分散,而后加熱升溫至90°C加速溶解，并保溫3.1小時(shí)，直到溶液中不再含有微小顆粒為止，再經(jīng)過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾雜質(zhì)后，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%的聚乙烯醇溶液備用；
3)、紡絲原液的制備:將步驟2)制備的聚乙烯醇溶液中按重量比3.0%加入硼、鈦化合物，攪拌均勻形成預(yù)交聯(lián)后的聚乙烯醇溶液備用；
將步驟I)所得纖維素溶液與步驟3)所得預(yù)交聯(lián)后的聚乙烯醇溶液按有效成分重量比8:1共混制備紡絲原液，其中紡絲原液固含量:8.53%，含堿:5.16% ;有效成分指的纖維素溶液中的甲種纖維素和聚乙烯醇溶液中的聚乙烯醇；
2、紡絲成型
將上述制備的紡絲原液通過(guò)凝固浴進(jìn)行紡絲，初生絲束經(jīng)過(guò)濕熱牽伸定型、二浴(塑化浴)進(jìn)一步交聯(lián)成型，得到進(jìn)一步交聯(lián)后的絲束；
凝固浴溫度為38°C，硫酸:90g/L，硫酸鋁和硫酸鋅混合物:10g/L，硫酸鈉:290g/L ； 噴絲頭牽伸25%，盤間牽伸25%，二浴牽伸12% ；
二浴:溫度93°C，硫酸18g/L，硫酸鈉390g/L，戊二醛、乙二醛、硼酸及硼砂混合物80g/L，上述二浴使初步凝固成型的纖維束進(jìn)一步進(jìn)行交聯(lián)。3、后處理
經(jīng)過(guò)二浴進(jìn)一步交聯(lián)后成型的絲束經(jīng)過(guò)切斷、繼續(xù)交聯(lián)浴、精練浴以及烘干后，得到PVA復(fù)合高強(qiáng)度高模量纖維素纖維； 繼續(xù)交聯(lián)浴:戊二醛、乙二醛、硼酸及硼砂混合物40g/L，交聯(lián)時(shí)間為3min ；
精練浴包括脫硫、漂白和上油步驟，精練浴及濃度:脫硫浴:NaOH 4.8g/L，漂白浴:NaClO (次氯酸鈉)3.6g/L，油浴:6.0g/L，烘干溫度:122°C。通過(guò)上述工藝制得纖維素纖維成品指標(biāo):纖度2.22dtex,干強(qiáng)3.33cN/dteX，濕強(qiáng)2.12cN/dtex,濕模量 0.71cN/dtex。以上實(shí)施例中，硼、銅、鈦化合物均可以與PVA發(fā)生交聯(lián)，抑制紡絲過(guò)程中大分子結(jié)晶，易于初生纖維的后拉伸，其用量相同，也可以是任意的。戊二醛、乙二醛、硼酸和硼砂的用量相同，也可以是任意的。硫酸鋁和硫酸鋅的用量相同，也可按任意比例混合加入。最后應(yīng)說(shuō)明的是:以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種PVA復(fù)合高強(qiáng)度高模量纖維素纖維的制備方法，其特征在于:所述制備方法包括制備紡絲原液、紡絲成型和后處理步驟； 所述制備紡絲原液步驟包括: 聚乙烯醇溶液的制備:將平均聚合度為1000 20000的聚乙烯醇加入到20 40°C的去離子水中，邊加入邊攪拌使其充分溶脹、分散，而后加熱升溫至85 95°C加速溶解，并保溫2 4小時(shí)，直到溶液中不再含有微小顆粒為止，再經(jīng)過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾雜質(zhì)后，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5% 20%的聚乙烯醇溶液； 紡絲原液的制備:在聚乙烯醇溶液中按重量比0.5% 5%加入硼、銅、鈦化合物中的至少一種，攪拌均勻形成預(yù)交聯(lián)后的聚乙烯醇溶液；將纖維素溶液與預(yù)交聯(lián)后的聚乙烯醇溶液按有效成分重量比1:1 20:1共混制備紡絲原液。
2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述纖維素溶液按照以下步驟制備:以纖維素漿柏為原料，經(jīng)過(guò)浸潰、壓榨、粉碎、老成、黃化和溶解步驟制得纖維素溶液，其中纖維素溶液中甲纖含量為6% 10%,含喊4% 8%。
3.如權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于:所述其中紡絲原液固含量5.5% 15%,含堿 2% 7.6%ο
4.如權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于:所述紡絲成型步驟包括: 所述紡絲原液通過(guò)凝固浴進(jìn)行紡絲，初生絲束經(jīng)過(guò)濕熱牽伸定型、二浴進(jìn)一步交聯(lián)成型，得到進(jìn)一步交聯(lián)后的絲束。
5.如權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于:所述凝固浴由30 100g/L的硫酸，5 20g/L的硫酸鋅、硫酸鋁或兩者的混合物，100 400g/L的硫酸鈉組成，凝固浴溫度為30 50。。。
6.如權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于:所述濕熱牽伸定型及牽伸比率包括:噴絲頭牽伸-10% 30%，盤間牽伸20% 50%，二浴牽伸5% 15%。
7.如權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于:所述二浴溫度>90°C，由10 20g/L的硫酸，300 420g/L的硫酸鈉，20 80g/L乙二醛、戊二醛、硼砂、硼酸中的一種或幾種組成。
8.如權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于:所述后處理步驟包括: 所述紡絲成型步驟所得絲束經(jīng)過(guò)切斷、繼續(xù)交聯(lián)浴、精練浴以及烘干后，得到PVA復(fù)合高強(qiáng)度高模量纖維素纖維。
9.如權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于:所述繼續(xù)交聯(lián)浴由30 70g/L乙二醛、戊二醛、硼砂、硼酸的至少一種組成或者輻射交聯(lián)，交聯(lián)時(shí)間約為5 lOmin。
10.如權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于:所述精練浴包括脫硫、漂白和上油步驟，脫硫浴:NaOH 2.5 7.0g/L,漂白浴=H2O2 或 NaClO 0.5 5.0g/L,油浴:3.0 8.0g/L，烘干溫度:110 125°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種PVA復(fù)合高強(qiáng)度高模量纖維素纖維的制備方法，將聚乙烯醇加入到去離子水中，邊加入邊攪拌使其充分溶脹、分散，加熱升溫加速溶解，保溫直到溶液中不再含有微小顆粒，再經(jīng)濾網(wǎng)過(guò)濾，得到聚乙烯醇溶液；加入硼、銅、鈦化合物中的至少一種，攪拌均勻形成預(yù)交聯(lián)后的聚乙烯醇溶液；將纖維素溶液與預(yù)交聯(lián)后的聚乙烯醇溶液共混制備紡絲原液，通過(guò)凝固浴進(jìn)行紡絲、濕熱牽伸定型、二浴進(jìn)一步交聯(lián)成型，得到進(jìn)一步交聯(lián)后的絲束，絲束經(jīng)過(guò)切斷、繼續(xù)交聯(lián)浴、精練浴以及烘干后，得到PVA復(fù)合高強(qiáng)度高模量纖維素纖維，利用預(yù)交聯(lián)、進(jìn)一步交聯(lián)及繼續(xù)交聯(lián)三次交聯(lián)使添加的聚乙烯醇與纖維分子間形成網(wǎng)狀的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，提高了纖維素纖維的強(qiáng)度和模量。
文檔編號(hào)D01F11/06GK103184582SQ201310085220
公開日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2013年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月18日
發(fā)明者王樂軍, 馬君志, 李昌壘, 秦翠梅, 姜明亮 申請(qǐng)人:山東海龍股份有限公司