纤维成型-聚乙烯醇缩醛

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,聚乙烯醇缩醛纤维,聚乙烯醇缩醛纤维是合成纤维的主要品种，其常规产品是聚乙烯醇缩甲醛，我国简称维纶（PVF）。产品大多是切断纤维，即短纤维。,。,1924年，德国Hermann和Haehnel就将聚醋酸乙烯醇制得聚乙烯醇PVA，随后又以其水溶液用干法纺丝制得纤维。,20世纪30年代，德国Wacker公司生产得到聚乙烯醇纤维，定名为赛因索菲尔（Synthofil),主要用于手术缝线。,1939年，日本樱田等人通过热处理和缩醛化的方法将聚乙烯醇制成耐热水性良好的纤维，加速了聚乙烯醇纤维的工业化,合成,纺丝成型,后加工,性能、用途、改性,聚乙烯醇缩醛纤维,聚乙烯醇缩醛纤维的合成,游离的乙烯醇不能单独存在，会自行发生分子间的重排而转化为乙醇：,OH O,H,2,C,CH H,3,C CH,因此，不能直接用乙烯醇制备聚乙烯醇，,而是用醋酸乙烯聚合制成聚醋酸乙烯，,然后再醇解或水解而得到聚乙烯醇。,醋酸乙烯的聚合,醋酸乙烯在引发剂的作用下聚合,nH,2,C=CH CH,2,-CH,n,OCOCH,3,OCOCH,3,放热89.2kJ/mol,聚醋酸乙烯的醇解,PV-OAc+nCH,3,OH,PV-OH+nCH,3,OAc,NaOH,聚乙烯醇缩醛纤维的纺丝成型,纺丝原液的制备,聚乙烯醇易溶于水而得到纺丝原液，所以生产,中均以水为溶剂。,制备聚乙烯醇纺丝原液的工艺流程：,PVA 水洗 脱水 精PVA,溶解 混合 过滤,脱泡 纺丝原液,水洗和脱水,水洗目的：,1,2,3,除去相对分子,质量过低的PVA,使聚乙烯醇发生适度,的膨化而利于溶解,降低夹带的醋酸纳量,水洗过程中主要的参数是水洗温度、水洗时间和洗涤水量。水洗温度一般不超过3040。聚乙烯醇水洗后需经挤压脱水，以保证水洗后的精聚乙烯醇不仅含有合格的醋酸钠量，还具有稳定的含水率。,溶解,对于湿法纺丝用的原液，配成浓度14%18%的聚乙烯醇水溶液。,若为干法纺丝用原液，则配成浓度3040%的溶液。,聚乙烯醇很容易在水中（60）溶解。它在水中溶解时所产生的热效应随溶解温度而变化。,纺前准备,原液在纺前还需经行混合、过滤、脱泡等。这些准备必须在严格的保温条件下进行（9698）。因为随着纺丝原液温度降低，稳定性明显下降，表现为局部冻胶，降低可纺性。,纤维的成型,湿法成型,凝固浴：无机盐水溶液、氢氧化钠水溶液、某些有机液体组成的凝固浴。,纺丝原液在无机盐水溶液Na,2,SO,4,的凝固浴中的凝固历程,聚乙烯醇原液,Na,2,SO,4,凝固浴,细流最外层脱水,离子水合作用,水分透过表皮层向外扩散,皮层,Na,2,SO,4,透过皮,层进入细流内部,双扩散,无机盐离解的离子能把大量,水分子吸附在自己的周围，,形成一定水化层的水合离子,脱水-凝固,一旦原液细流中所聚集的硫酸钠量达到能使细流中剩余聚乙烯醇水溶液完全凝固所需的临界浓度时，这部分原来尚未凝固的原液就很快全部固化，形成空隙较多、结构疏松的芯层。,凝固浴中除硫酸钠外，还含有少量的硫酸、硫酸锌，其目的在于控制初生纤维的酸度，以防止在后续热处理过程发生碱性着色，使成品纤维有较好的白度。,纺丝工艺,1 凝固浴浓度 硫酸钠浓度越高，凝固能力越强，即原液脱水速度越快。生产中一般采用接近饱和的浓度。当凝固温度为45时，浴中硫酸钠含量约为400420g/L,对应于该温度下得饱和浓度为430g/L。,2 凝固浴的酸度 凝固浴的硫酸用于分解PVA原料中带入原液内的醋酸钠，避免醋酸钠通过纤维进入高温热拉伸及热处理时使纤维碱性着色。实际上，要求凝固浴中硫酸和醋酸含量之比约为（23）：1（质量比）,3 凝固浴中硫酸锌含量 硫酸锌对于控制纤维色相有明显作用，弱酸性的硫酸锌有助于减少和纺织纤维因醋酸钠导致的纤维碱性着色。凝固浴中硫酸锌含量一般较少，应控制在10g/L。,4 浸浴长度 保证初生纤维能在凝固浴中获得充分凝固。丝条在浴中停留的时间不少于1012s。,5 凝固温度 4050 在此温度范围内，硫酸钠在水中溶解度达到最大值，且双扩散速度加快，故凝固能力最强。,6 喷丝头拉伸 喷丝头拉伸取-30%-10%,纺丝设备,（1）立式纺丝机 可双面操作，每侧有3060个纺丝位。每个纺丝位有单独的、可充满凝固浴的纺丝筒。,（2）卧式纺丝机 共有6个纺丝位，每侧三个纺丝位，相应并排着有三个独立的凝固浴槽。,二、干法成形,干法长丝具有密度小、断面均匀、强度高、延伸度低和弹性模量比较大的特点。其染色性能比湿法纺丝好，不存在盐析问题，生产需要的辅助化工原料比湿法小，污染物的排除有所减少。,缺点：原液浓度高，原液制备及纺前准备技术较为复杂；水的蒸发潜热比较大，所需能耗远比其它干法合成纤维品种高，纺丝速度低；喷丝头孔少。,（一）低倍喷头纺丝,冻胶颗粒的制备,纺丝,（二）高倍喷丝头拉伸纺丝,纺丝原液的制备：与低倍喷头拉伸纺丝方法相同。,纺丝：高倍喷头拉伸纺丝的纺丝工程，除纺丝甬道中空气的湿度、温度等条件不同外其它与低拉伸纺丝基本,第三节 聚乙烯醇缩醛纤维的后加工,纤维的后加工包括拉伸、热定型、缩醛化、水洗、上油、干燥等。与其它合成纤维生产不同的是后加工过程多一道缩醛化工序,。,一、后加工工艺流程,（一）湿纺法短纤维后加工流程,湿纺法短纤维后加工流程有两种：短纤维和长束状纤维后加工流程，前种流程用于生产普通民用短纤维，后种用于产业用牵切纱。,（二）干法长丝后加工流程,干法纺丝主要用于产业用如帘子线等，一般制品不与水接触，除供衣着用长丝外，缩醛化工序课省略掉。,湿纺法,（,1,）,PVA,初生纤维导杆拉伸导盘拉伸集束湿热拉伸干燥 预热干热拉伸冷却卷绕切断热松弛缩醛化水洗上油开松干燥打包切断,PVA,短纤维,（,2,）,PVA,初生纤维导杆拉伸导盘拉伸集束湿热拉伸干燥 预热干热拉伸热松弛冷却卷绕缩醛化水洗上油干燥牵切纺,PVA,短纤维条子,干法纺,PVA,初生纤维上油干燥卷筒加捻干热拉伸热松弛缩醛化水洗上油络筒,PVA,长丝,二、纤维的拉伸,在拉伸过程中，纤维的大分子取向度和结晶度均随拉伸倍数而提高，其变化如图所示。纤维所能承受的最大拉伸倍数为,1015,倍,。,(,一,),纤维的热处理,纤维热处理的目的是提高其尺寸稳定性，进一步改善物理机械性能，如结节强度和延伸度。另外提高纤维的耐热水性，使其能承受后续的缩醛化处理。热处理出去水分、形成氢键，结晶度提高，使得纤维大分子取向结构和卷曲得以保持，使纤维定型。,热处理参数,热处理温度：长束状聚乙烯醇纤维的热处理温度以,225-240,为好，短纤维以,215-225,为宜。,热处理时间：温度 处理时间，长束状聚乙烯醇纤维的处理时间为,1min,，短纤维处理时间为,6-7min.,松弛度：纤维热处理过程中收缩的程度，适当的热收缩处理可以提高结晶度、改善染色，一般松弛度为,5%-10%,。,缩醛度,（二）纤维的缩醛化,PVA,亲水性强，纤维在接近沸点的水中，不仅会发生溶胀还会发生部分溶解，所以必须进行缩醛化处理。,缩醛化的基本概念：用醛处理纤维，使聚乙烯醇分子上的羟基与全分子发生缩醛化反应。羟基部分地被封闭，并在,PVA,分子内和分子间形成交联点。缩醛化处理后耐热性提高，但弹性和染色性有所降低。,缩醛化反应：用甲醛与未被束缚的羟基发生发应，构成内缩合，从而使纤维的耐热水性和玻璃化温度有所提高。,第四节 聚乙烯醇缩醛纤维的性能和用途,一、聚乙烯醇缩醛纤维的性能：维纶的短纤接近棉花，而长丝又接近蚕丝，强度和耐磨性优于棉花，密度比棉花小,20%,；维纶的吸湿性好，约为,4.5%-5%,；其耐腐蚀性和耐日光性好；缺点是染色差，色泽不鲜艳，耐热性差，弹性差易产生褶皱。,二、聚乙烯醇缩醛纤维的用途：纤维增强材料（塑料增强和建筑材料增强）、渔网、绳缆、帆布、帘子线、包装材料,三、聚乙烯醇缩醛纤维的改性及功能化：主要是弹性、染色织物尺寸方面的改进,