本發(fā)明涉及聚乙烯醇纖維領(lǐng)域，特別涉及一種低溫水溶聚乙烯醇長絲及其制備方法。

背景技術(shù)：

聚乙烯醇纖維是目前世界上唯一能夠大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的水溶性合成纖維，其水溶性使其在醫(yī)療衛(wèi)生、刺繡、服裝等領(lǐng)域具有很多特殊的用途。由于聚乙烯醇分子結(jié)構(gòu)中含有大量的羥基，導(dǎo)致其分子熔點(diǎn)與分解溫度接近，因此聚乙烯醇纖維一般只能通過溶液紡絲法制備。溶液紡絲工藝復(fù)雜，污染嚴(yán)重，如果能實(shí)現(xiàn)聚乙烯醇的熔體紡絲成形，將可以大大縮短流程、降低成本和減少環(huán)境污染。水分子中含羥基與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氫鍵作用，降低其熔點(diǎn)，但有文獻(xiàn)報道水作為增塑劑不穩(wěn)定，因此很多人提出以多元醇、酰胺和低聚物等與水組成復(fù)合物對聚乙烯醇進(jìn)行共混改性，通過熔融紡絲，制備水溶性聚乙烯醇纖維，但這種纖維中的多元醇、酰胺和低聚物等物質(zhì)分離困難，會造成纖維使用中的小分子遷移、變色、影響手感和外觀等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)中低溫水溶原料遇水即凝膠化、難于輸送，有機(jī)試劑增塑以帶來污染、無機(jī)鹽-水增塑無機(jī)鹽分離困難、單一水增塑低壓紡絲易產(chǎn)生水分汽化導(dǎo)致的聚合物與水產(chǎn)生相分離、產(chǎn)品不消光等問題。本發(fā)明提供了一種低溫水溶聚乙烯醇長絲及其制備方法。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，一種低溫水溶聚乙烯醇長絲的制備方法，通過以下步驟制備：

(1)將聚合度為300～1700，酯化度為88的聚乙烯醇用冰水洗滌；

(5)將洗滌后的聚乙烯醇與消光劑乳和助消光劑加入恒溫攪拌料斗，在料斗中混合均勻后，送入螺桿擠出機(jī)，經(jīng)螺桿擠出機(jī)塑化熔融后，進(jìn)入二級過濾器，經(jīng)計量泵精確計量送入紡絲組件，并從噴絲孔中擠出；

(6)從噴絲孔中擠出的絲條依次進(jìn)入閃蒸區(qū)、油霧潤滑區(qū)、加熱區(qū)完成初步成型；

(7)初步成型的纖維經(jīng)三級拉伸，兩級定型和卷繞得到長絲纖維。

進(jìn)一步的，步驟(2)中，洗滌后的聚乙烯醇含水率為40-65％。

進(jìn)一步的，聚乙烯醇、消光劑乳和助消光劑的質(zhì)量比為：(88～92)：(4～6):(5～8)。

優(yōu)選的，消光劑乳由羧甲基纖維素鈉或聚丙烯酸或聚丙烯酸鈉中的一種與納米二氧化鈦、乙二醇組成，其質(zhì)量比為(10～5):(15～20):(80～75)。

優(yōu)選的，助消光劑由納米二氧化硅、納米碳酸鈣中一種或一種以上與γ(2,3-環(huán)氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷復(fù)合得到，γ(2,3-環(huán)氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷占助消光劑總質(zhì)量的10％。

進(jìn)一步的，恒溫攪拌料斗溫度為5～15℃，攪拌速度為30～300rpm

進(jìn)一步的，步驟(2)所述計量泵為高壓泵，紡絲組件起始壓力為10～20Mpa。

進(jìn)一步的，步驟(3)所述閃蒸區(qū)為負(fù)壓區(qū)，壓力-0.01～-0.015Mpa。

進(jìn)一步的，步驟(4)所述的三級拉伸，分為預(yù)拉伸、第二級拉伸和補(bǔ)充拉伸，預(yù)拉伸溫度為70～90℃，拉伸速度為45～60m/min，第二級拉伸溫度為90～140℃，拉伸速度為110～140m/min，補(bǔ)充拉伸溫度為140～200℃，拉伸速度為180～220m/min。

進(jìn)一步的，兩級定型參數(shù)為：一級定型150～210℃，1～2min，二級定型170～220℃。

本發(fā)明另一個目的請求保護(hù)采用上述方法制備的低溫水溶聚乙烯醇長絲，該長絲單絲線密度為1.65～5.5分特，水溶溫度為20～60℃。

本發(fā)明通過冰水浴對原料進(jìn)行預(yù)處理、通過消光劑乳、助消光劑的引入、接力式熔體輸送、高壓紡絲等方法協(xié)同作用，避開了有機(jī)試劑和無機(jī)鹽的使用，解決了低溫水溶原料遇水即凝膠化、難于輸送、單一水增塑易產(chǎn)生水分汽化導(dǎo)致的聚合物與水產(chǎn)生相分離和產(chǎn)品不消光等問題。消光劑乳由納米二氧化鈦、乙二醇和羧甲基纖維素鈉(或聚丙烯酸或聚丙烯酸鈉)組成，納米二氧化鈦除具有消光作用還與基體聚乙烯醇不相容，其存在可以減小聚乙烯醇分子間作用力、降低體系氫鍵構(gòu)成的比例，有助于改善其流動性；乙二醇為極性分子，其羥基可以與聚乙烯醇的羥基形成分子間氫鍵，弱化聚乙烯醇大分子間的氫鍵，這對于改善其流動性、降低其熔點(diǎn)，而乙二醇又可以與水形成高于水的水分的恒沸物，這也有利于體系吸水平衡，避免水分蒸發(fā)；羧甲基纖維素鈉(或聚丙烯酸或聚丙烯酸鈉)為高吸水樹脂，其存在可以吸收相分離產(chǎn)生的水分避免水分凝聚蒸發(fā)。助消光劑二氧化硅或碳酸鈣與聚乙烯醇有較強(qiáng)的分子間相互作用，在流動態(tài)其可以提高流體的流動性，成纖后這種作用會提高分子間作用，使纖維的抗拉強(qiáng)度增加，且引入的無機(jī)粒子具有優(yōu)于聚乙烯醇的導(dǎo)熱系數(shù)，其存在有助于制品聚乙烯纖維的吸熱溶解，并最終獲得低溫水溶連續(xù)長絲。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明不以任何形式受限于實(shí)施例內(nèi)容。實(shí)施例中所述實(shí)驗方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法，如無特殊說明，所述化學(xué)試劑和材料，均可從商業(yè)途徑獲得。

作為優(yōu)選，二級過濾器由兩個過濾器串聯(lián)而成，熔體其中一級過濾的主要濾材為常規(guī)篩網(wǎng)，另一級過濾的主要濾材為燒結(jié)金屬。過濾器入口和出口設(shè)有熔體排出旁路，保證體系壓力平衡。

實(shí)施例1

將聚合度為1700、酯化度為88和聚合度為500、酯化度為88的聚乙烯醇60：40按質(zhì)量比混合，用0度冰水?dāng)嚢柘礈?次，每次洗滌30分鐘，控制含水率在40～60％。所述冰水為冰與水的混合物，其中冰的比例(質(zhì)量分?jǐn)?shù))不少于10％。

實(shí)施例2

將聚合度為500，酯化度為88的聚乙烯醇與聚合度為1700，酯化度為88的聚乙烯醇按質(zhì)量比50:50混合，然后用0度冰水?dāng)嚢柘礈?次，每次洗滌30分鐘，控制含水率在40～60％。所述冰水為冰與水的混合物，其中冰的比例(質(zhì)量分?jǐn)?shù))不少于10％。

實(shí)施例3

將聚合度為300、酯化度為88，聚合度為500、酯化度為88和聚合度為1700，酯化度為88的聚乙烯醇、按質(zhì)量比20:30：40的比例緩和，然后用0度冰水?dāng)嚢柘礈?次，每次洗滌30分鐘，控制含水率在40～60％。所述冰水為冰與水的混合物，其中冰的比例(質(zhì)量分?jǐn)?shù))不少于10％。

實(shí)施例4

將納米二氧化鈦、乙二醇和羧甲基纖維素鈉(或聚丙烯酸或聚丙烯酸鈉)按配比混合，用高速分散儀分散均化，得到消光劑乳。各組分比例關(guān)系見下表1。

表1：

實(shí)施例5

將γ(2,3-環(huán)氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)的溶于乙醇，加入納米二氧化硅或碳酸鈣中的一種或兩種，于40℃高速分散45分鐘，然后噴霧干燥，得到助消光劑。具體見表2.

表2：

實(shí)施例6

將經(jīng)實(shí)施例1處理得到的聚乙烯醇與消光劑乳1、助消光劑1按質(zhì)量分88：4:8混合，加入溫度為5℃、攪拌速度為60rpm的恒溫攪拌料斗，在料斗中混合均勻后，借重力和螺帶式攪拌器送入螺桿擠出機(jī)，在90-100℃螺桿擠出機(jī)中塑化熔融后，進(jìn)入特制二級過濾器，經(jīng)計量泵精確計量送入初始壓力為10MPa的紡絲組件，并從噴絲孔中擠出；擠出的絲條經(jīng)過表壓為-0.01Mpa的閃蒸區(qū)后進(jìn)入油霧潤滑區(qū)，上油后的絲條經(jīng)三級拉伸，預(yù)拉伸溫度為70℃、拉伸速率為45m/min，第二級拉伸溫度90℃、拉伸速率為110m/min，補(bǔ)充拉伸溫度為140℃、拉伸速率180m/min進(jìn)行拉伸，定型后得到線密度為1.65分特，水溶溫度為45℃的長絲。

實(shí)施例7

將實(shí)施例2處理得到的聚乙烯醇與消光劑乳2、助消光劑3按質(zhì)量分92：4:8混合，加入溫度為15℃、攪拌速度為60rpm的恒溫攪拌料斗，在料斗中混合均勻后，借重力和螺帶式攪拌器送入螺桿擠出機(jī)，在擠出機(jī)中塑化熔融后，進(jìn)入特制二級過濾器，經(jīng)計量泵精確計量送入紡絲組件，并從噴絲孔中擠出；擠出的絲條經(jīng)過表壓為-0.015MPa的閃蒸區(qū)后進(jìn)入油霧潤滑區(qū)，上油后的絲條經(jīng)三級拉伸，預(yù)拉伸溫度為90℃、拉伸速率為60m/min，第二級拉伸溫度為130℃、拉伸速率為140m/min，補(bǔ)充拉伸溫度為200℃、拉伸速率為220m/min進(jìn)行拉伸，定型后得到線密度為3.3分特，水溶溫度為35℃的長絲。

實(shí)施例8

將實(shí)施例3處理得到的聚乙烯醇與消光劑乳3、助消光劑2按質(zhì)量分89：6:5混合，加入溫度為10℃、攪拌速度為60rpm的恒溫攪拌料斗，在料斗中混合均勻后，借重力和螺帶式攪拌器送入螺桿擠出機(jī)，在擠出機(jī)中塑化熔融后，進(jìn)入特制二級過濾器，經(jīng)計量泵精確計量送入紡絲組件，并從噴絲孔中擠出；擠出的絲條經(jīng)過表壓為-0.01MPa的閃蒸區(qū)后進(jìn)入油霧潤滑區(qū)，上油后的絲條分別在預(yù)拉伸溫度90℃、拉伸速率50m/min，第二級拉伸溫度130℃、拉伸速率130m/min和補(bǔ)充拉伸溫度190℃、拉伸速率220m/min進(jìn)行拉伸，定型后得到線密度為4.0分特，水溶溫度為20℃的長絲。

實(shí)施例7

將實(shí)施例3處理得到的聚乙烯醇與消光劑乳4、助消光劑3按質(zhì)量分90：5:5混合，加入溫度為10℃、攪拌速度為60rpm的恒溫攪拌料斗，在料斗中混合均勻后，借重力和螺帶式攪拌器送入螺桿擠出機(jī)，在擠出機(jī)中塑化熔融后，進(jìn)入特制二級過濾器，經(jīng)計量泵精確計量送入紡絲組件，并從噴絲孔中擠出；擠出的絲條經(jīng)過表壓為-0.01MPa的閃蒸區(qū)后進(jìn)入油霧潤滑區(qū)，上油后的絲條經(jīng)三級拉伸，分別在預(yù)拉伸溫度80℃、拉伸速率50m/min，第二級拉伸溫度140℃、拉伸速率130m/min和補(bǔ)充拉伸溫度200℃、拉伸速率220m/min進(jìn)行拉伸，定型后得到線密度為5.5分特，水溶溫度為25℃的長絲。

實(shí)施例8

將實(shí)施例1處理得到的聚乙烯醇與消光劑乳5、助消光劑3按質(zhì)量分90：5:5混合，加入溫度為10℃、攪拌速度為60rpm的恒溫攪拌料斗，在料斗中混合均勻后，借重力和螺帶式攪拌器送入螺桿擠出機(jī)，在擠出機(jī)中塑化熔融后，進(jìn)入特制二級過濾器，經(jīng)計量泵精確計量送入紡絲組件，并從噴絲孔中擠出；擠出的絲條經(jīng)過表壓為-0.01MPa的閃蒸區(qū)后進(jìn)入油霧潤滑區(qū)，上油后的絲條經(jīng)三級拉伸，分別在預(yù)拉伸溫度80℃、拉伸速率50m/min，第二級拉伸溫度140℃、拉伸速率130m/min和補(bǔ)充拉伸溫度200℃、拉伸速率220m/min進(jìn)行拉伸，定型后得到線密度為5.5分特，水溶溫度為60℃的長絲。