專利名稱：一種制備聚乙烯醇粗旦單絲纖維的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備聚乙烯醇單絲纖維的方法，尤其涉及一種制備聚乙烯醇粗旦 單絲纖維(纖度> 1000D)的方法。
背景技術(shù)：
目前，土建混凝土領(lǐng)域常用的聚乙烯醇纖維大多采用濕法成形方法制備。采用該 方法制備的聚乙烯醇纖維，其纖度不能大于20D，其單絲直徑較細，分散性和增強效果不強。專利號為200620047142. 4的中國實用新型專利說明書公開了一種采用凍膠紡絲 方法制備而成的聚乙烯醇單絲，這種聚乙烯醇單絲的纖度較大。但是凍膠紡絲方法具有工 藝流程較長，生產(chǎn)成本較高的缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種利用低溫凝固紡絲工藝制備聚乙烯醇粗旦 單絲纖維的方法。該方法的生產(chǎn)工藝簡單，生產(chǎn)成本低。采用該方法制備的聚乙烯醇粗旦 單絲纖維具有高纖度、高強度、高模量的優(yōu)點，可廣泛應(yīng)用于土建混凝土領(lǐng)域。為解決上述問題，本發(fā)明的制備聚乙烯醇粗旦單絲纖維的方法，包括以下步驟原料溶脹步驟將重量比為2 7 3的聚乙烯醇原料和水混合均勻，在20 60°C條件下充分溶脹；冷凍熔融紡絲步驟將經(jīng)溶脹的聚乙烯醇原料加入單螺桿擠出機中，充分熔融，經(jīng) 計量泵、紡絲組件擠出，經(jīng)凝固浴冷凍成形，制得聚乙烯醇纖維，所述單螺桿擠出機包括以 下各區(qū)且各區(qū)溫度為進料段80 160°C、壓縮段100 170°C、計量段90 170°C、凝固 浴-30 -15°C ；干燥拉伸定型步驟將制得的聚乙烯醇纖維經(jīng)熱風(fēng)烘箱干燥、三級拉伸、緊張熱風(fēng) 定型制成聚乙烯醇粗旦單絲纖維，所述熱風(fēng)烘箱干燥溫度為120 150°C，所述三級拉伸 中，一級拉伸的拉伸比為1. 5 4. 8倍，拉伸溫度為40 150°C，二級拉伸的拉伸比為1. 8 6倍，拉伸溫度為80 180°C，三級拉伸的拉伸比為2 5倍，拉伸溫度為150 220°C，所 述緊張熱風(fēng)定型的溫度為110 230°C。進一步的，所述聚乙烯醇原料為聚乙烯醇粉末或粒料。更進一步的，所述紡絲組件的噴絲孔的孔徑為0. 5 6mm。再進一步的，所述三級拉伸的總拉伸比(即每級拉伸比的乘積)為10 16倍。本發(fā)明的制備聚乙烯醇粗旦單絲纖維的方法的有益效果是，由于采用了在較低的 凝固浴溫度下凝固成形制備粗旦單絲纖維，可以大大降低大分子內(nèi)初始結(jié)晶的程度，并減 少因水份揮發(fā)在纖維中形成的氣泡，使制得的纖維具有更好的可拉伸性，從而得到具有高 纖度、高強度、高模量的聚乙烯醇粗旦單絲纖維。該方法的生產(chǎn)工藝簡單，生產(chǎn)成本低。采 用該方法制備的聚乙烯醇粗旦單絲纖維可廣泛應(yīng)用于土建混凝土領(lǐng)域，用于提高混凝土的 增韌、增強、抗裂性能。
具體實施例方式本發(fā)明的制備聚乙烯醇(PVA)粗旦單絲纖維(纖度彡1000D)的方法，包括以下步 驟(1)原料溶脹步驟原料采用聚合度為1750 8000、醇解度為99%的聚乙烯醇 (PVA)粉末或粒料，經(jīng)水洗及脫水處理。往聚乙烯醇粉末或粒料中加入一定量的水，混合均 勻，在20 60°C下充分溶脹，其中聚乙烯醇與水的重量比為O 7) 3。(2)冷凍熔融紡絲步驟將經(jīng)溶脹的聚乙烯醇粉末或粒料加入單螺桿擠出機中， 充分熔解，經(jīng)計量泵、紡絲組件擠出，經(jīng)凝固浴在低溫冷凍液中形成聚乙烯醇纖維。單螺桿 擠出機包括以下各區(qū)且各區(qū)溫度為進料段80 160°C，壓縮段100 170°C，計量段90 170°C，凝固浴-30 -15°C。紡絲組件采用較大的噴絲孔，孔徑為0. 5 6mm。(3)干燥拉伸定型步驟步驟( 形成的聚乙烯醇纖維經(jīng)熱風(fēng)烘箱干燥、多級拉 伸、及緊張熱風(fēng)定型形成高強度、高模量的聚乙烯醇(PVA)粗旦單絲纖維。其中熱風(fēng)烘箱干燥溫度為120 150°C。多級拉伸具體為三極拉伸，每一級拉伸參數(shù) 如下一級拉伸，拉伸比為1.5 4. 8倍，拉伸溫度為40 150°C，拉伸速度為10 30米 /分鐘；二級拉伸，拉伸比為1. 8 6倍，拉伸溫度為80 180°C，拉伸速度為18 180米 /分鐘；三級拉伸，拉伸比為2 5倍，拉伸溫度為150 220°C，拉伸速度為48 900米/ 分鐘。三極拉伸總的拉伸比(即每級拉伸比的乘積)為10 16倍。緊張熱風(fēng)定型的溫度 為110 230°C，時間為5 20分鐘。(4)后處理步驟還可以將步驟(3)制備的聚乙烯醇(PVA)粗旦單絲纖維按不同 需要切割成一定長度，一般切斷長度為6mm 40mm。采用上述方法制備的聚乙烯醇(PVA)粗旦單絲纖維，其直徑為0. Imm 2mm ；強度 為600 lOOOMPa，模量20 35Ga，可作為增韌、增強材料廣泛應(yīng)用于土建混凝土中，包括 結(jié)構(gòu)混凝土、地下室混凝土、噴射混凝土、大壩混凝土、橋梁隧道管片混凝土等。實施例1 充分水洗并干燥脫除多余水份后的PVA1799和水按重量份各取50份，混合均勻， 在30°C下溶脹2個小時，溶脹后用單螺桿擠出紡絲，進料段溫度150°C，壓縮段溫度160°C， 計量段溫度160°C，凝固浴溫度-15°C，噴絲孔徑1. 8mm，熱風(fēng)烘箱140°C干燥2個小時，在 100°C下進行一級拉伸，拉伸倍數(shù)為3倍，在150°C下進行二級拉伸，拉伸倍數(shù)為2倍，在 220°C下進行三級拉伸，拉伸倍數(shù)為2倍，總拉伸比倍數(shù)為12倍，緊張熱風(fēng)定型溫度230°C。 制得聚乙烯醇粗旦單絲纖維的直徑為0. 5mm，纖維強度為700MPa，纖維模量為30GPa。實施例2 按重量份，充分水洗并干燥脫除多余水份后的PVA1799取60份，水取40份，混合 均勻，在40°C下溶脹2個小時，溶脹后用單螺桿擠出紡絲，進料段溫度160°C，壓縮段溫度 1700C，計量段溫度170°C，凝固浴溫度_15°C，噴絲孔徑1. 5mm,熱風(fēng)烘箱140°C干燥2個小 時，在120°C下進行一級拉伸，拉伸倍數(shù)為2倍，在150°C下進行二級拉伸，拉伸倍數(shù)為3倍， 在220°C下進行三級拉伸比倍數(shù)為2. 5倍，總拉伸倍數(shù)為15倍，緊張熱風(fēng)定型溫度230°C。 制得聚乙烯醇粗旦單絲纖維的直徑為0. 35mm，纖維強度為SOOMPa，纖維模量為32GPa。實施例3
充分水洗并干燥脫除多余水份后的PVA^99和水按重量份各取50份，混合均勻， 在50°C下溶脹2個小時，溶脹后用單螺桿擠出紡絲，進料度溫度160°C，壓縮段溫度170°C， 計量段溫度170°C，凝固浴溫度_20°C，噴絲孔徑1. 8mm，熱風(fēng)烘箱140°C干燥2個小時，在 140°C下進行一級拉伸，拉伸倍數(shù)為2倍，在180°C下進行二級拉伸，拉伸倍數(shù)為3倍，在 220°C下進行三級拉伸倍數(shù)為2. 5倍，總拉伸比倍數(shù)為15倍，緊張熱風(fēng)定型溫度230°C。制 得聚乙烯醇粗旦單絲纖維的直徑為0. 4mm，纖維強度為lOOOMPa，纖維模量為35GPa。本發(fā)明的制備聚乙烯醇粗旦單絲纖維的方法，其特點是采用在適量水的增塑下進 行紡絲，采用較大的噴絲孔擠出，在較低的凝固浴溫度下凝固成形制備粗旦單絲纖維。由 于較低溫度成形可以降低大分子內(nèi)初始結(jié)晶的程度，并減少因水份揮發(fā)在纖維中形成的氣 泡，使制得的纖維具有更好的可拉伸性，從而得到具有高強度、高模量的聚乙烯醇粗旦單絲 纖維。該方法還具有生產(chǎn)工藝簡單，生產(chǎn)成本低的優(yōu)點。采用本發(fā)明方法制備的聚乙烯醇 粗旦單絲纖維，其纖度(旦數(shù))可以達到1000D以上。以上所述只是本發(fā)明的較佳實施例，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明精神和原 則內(nèi)所作的修改、等同替換或者改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種制備聚乙烯醇粗旦單絲纖維的方法，其特征在于，包括以下步驟原料溶脹步驟將重量比為2 7 3的聚乙烯醇原料和水混合均勻，在20 60°C條 件下充分溶脹；冷凍熔融紡絲步驟將經(jīng)溶脹的聚乙烯醇原料加入單螺桿擠出機中，充分熔融，經(jīng)計 量泵、紡絲組件擠出，經(jīng)凝固浴冷凍成形，制得聚乙烯醇纖維，所述單螺桿擠出機包括以下 各區(qū)且各區(qū)溫度為進料段80 160°C、壓縮段100 170°C、計量段90 170°C、凝固 浴-30 -15°C ；干燥拉伸定型步驟將制得的聚乙烯醇纖維經(jīng)熱風(fēng)烘箱干燥、三級拉伸、緊張熱風(fēng)定型 制成聚乙烯醇粗旦單絲纖維，所述熱風(fēng)烘箱干燥溫度為120 150°C，所述三級拉伸中，一 級拉伸的拉伸比為1. 5 4. 8倍，拉伸溫度為40 150°C，拉伸速度為10 30米/分鐘， 二級拉伸的拉伸比為1. 8 6倍，拉伸溫度為80 180°C，拉伸速度為18 180米/分鐘， 三級拉伸的拉伸比為2 5倍，拉伸溫度為150 220°C，拉伸速度為48 900米/分鐘， 所述緊張熱風(fēng)定型的溫度為110 230°C。
2.如權(quán)利要求1所述的制備聚乙烯醇粗旦單絲纖維的方法，其特征在于所述聚乙烯 醇原料為聚乙烯醇粉末或粒料。
3.如權(quán)利要求1或2所述的制備聚乙烯醇粗旦單絲纖維的方法，其特征在于所述紡 絲組件的噴絲孔的孔徑為0. 5 6mm。
4.如權(quán)利要求1或2所述的制備聚乙烯醇粗旦單絲纖維的方法，其特征在于所述三 級拉伸的總拉伸比為10 16倍。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制備聚乙烯醇粗旦單絲纖維的方法，包括將聚乙烯醇原料和水混合均勻，充分溶脹的步驟；將經(jīng)溶脹的聚乙烯醇原料加入單螺桿擠出機中，充分熔融，經(jīng)計量泵、紡絲組件擠出，經(jīng)凝固浴冷凍成形，制得聚乙烯醇纖維的步驟；將制得的聚乙烯醇纖維經(jīng)熱風(fēng)烘箱干燥、多級拉伸、及緊張熱風(fēng)定型制成聚乙烯醇粗旦單絲纖維的步驟。本發(fā)明的制備聚乙烯醇粗旦單絲纖維的方法，生產(chǎn)工藝簡單，生產(chǎn)成本低，采用該方法制備的聚乙烯醇粗旦單絲纖維具有高纖度、高強度、高模量的優(yōu)點。
文檔編號D02J13/00GK102086535SQ200910188649
公開日2011年6月8日 申請日期2009年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月2日
發(fā)明者何唯平, 王志鑫 申請人:深圳市海川實業(yè)股份有限公司, 深圳海川工程科技有限公司