聚乙烯醇湿法纺丝 天津工业大学

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1、题目：湿法纺丝综合实验系：材料科学与工程专业：创新系班级：材料1010学号：1010210305学生姓名：丁文彬导师姓名：周晓峰陈英波湿法纺丝综合实验摘要以浓度16%聚乙烯醇（PVA）为原料，通过湿法纺丝方法制得维纶。讨论了工艺参数对性能的影响。结果表明，经湿干热拉伸比为2.5：1.7制得的聚乙烯醇纤维达到一定的标准强度，但由于在经过饱和硫酸钠凝固浴的过程中，初生纤维含有少量气泡，使得拉伸后的纤维断裂伸长率过大。前言聚乙烯醇纤维(PVA)是以聚乙烯醇为原料纺丝制得的合成纤维。将这种纤维经甲醛处理所得到聚乙烯醇缩甲醛纤维，中国称维纶，国际上称维尼纶。20世纪3

2、0年代初期，德国瓦克化学公司首先制得聚乙烯醇纤维。1939年，日本樱田一郎、矢泽将英和朝鲜李升基将这种纤维用甲醛处理，制得耐热水的聚乙烯醇缩甲醛纤维，1950年由日本仓敷人造丝公司（现为可乐丽公司）建成工业化生产装置。1984年聚乙烯醇纤维世界产量为94kt。60年代初，日本维尼纶公司和可乐丽公司生产的水溶性聚乙烯醇纤维投放市场。我国早在50年代就进行了醋酸乙烯、聚乙烯醇和维纶的研究和开发,并于1962年自行设计、自行安装制造设备,建成了第一套1000t/a的聚乙烯醇及其纤维生产装置，从此揭开了我国工业化生产聚乙烯醇及其纤维的序幕[1]。中国已经成为世界PV

3、A生产能力及产量最大，同时也是消费量最大的国家，产量约52万t／a，需求量基本平衡，占世界总量的50％左右。[2]聚乙烯醇缩甲醛纤维在工业领域中可用于制作帆布、防水布、滤布、运输带、包装材料、工作服、渔网和海上作业用缆绳。高强度、高模量长丝可用作运输带的骨架材料、各种胶管、胶布和胶鞋的衬里材料和自行车胎帘子线等。由于这种纤维能耐水泥的碱性，且与水泥的粘结性和亲合性好，可代替石棉作水泥制品的增强材料。可与棉混纺，制作各种衣料和室内用品，也可生产针织品。但耐热性差，制得的织物不挺括，且不能在热水中洗涤。此外，在无纺布、造纸等方面也有使用价值。合成纤维的纺丝方法，

4、可分为两大类，即熔体纺丝法和溶液纺丝法(包括湿法和干法)。对聚乙烯醇纤维(PVA)而言，主要使用的方法是溶液纺丝法。湿法纺丝[3]是先把高聚物制成纺丝原液（成纤高聚物的浓溶液），然后把原液经混合、过滤、脱泡等纺前准备，通过计量泵精确计量，经烛形过滤器、鹅颈管进入浸没在凝固浴中的喷丝头，从喷丝头毛细孔中挤出的原液细流进入凝固浴，原液细流中的溶剂向凝固浴扩散，凝固浴中的凝固剂向细流内部扩散，于是高聚物在凝固浴中析出而形成初生纤维。而干法纺丝是将高聚物溶于易挥发的溶剂中，通过喷丝孔流，在热空气中形成初生纤维的纺丝方法。[4]本实验中聚乙烯醇采用水为溶剂、以硫酸钠水

5、溶液为凝固剂进行湿法纺丝。1实验部分1.1原料与设备1.实验中使用的PVA为纤维级，平均聚合度1750±50。Na2SO4、HCHO、H2SO4均为试剂级。2.计量泵规格为0.8cc/r，喷丝头规格为Ф0.1mm×1000孔。纺丝流程见图1图1纺丝流程示意图1.2实验步骤实验工艺流程如下：PVA→水洗→脱水→精PVA→溶解→过滤→脱泡→纺丝原液→计量→过滤→纺丝成形→初生纤维→导丝盘拉伸→湿热拉伸→干热拉伸→热处理1.水洗和脱水将PVA装在布袋中，室温下采用蒸馏水浸泡洗涤3次。每洗涤1次，都用离心脱水机进行脱水。要精确测定含水率，以便溶解时定量补充水分。2.

6、溶解水洗后的PVA装入溶解釜，加入蒸馏水，配制浓度为16％，于95～98℃进行溶解6～8h。3.过滤、脱泡和纺丝溶解后的PVA溶液经烛形过滤器过滤后进入纺丝釜，于95℃静置脱泡4～6h。纺丝原液经计量泵、烛形过滤器送至喷丝头，自喷丝孔挤出后成为纺丝细流，在过饱和的Na2SO4水溶液的凝固浴中凝固成为初生纤维。凝固浴温度常控制在43～45℃。喷丝头拉伸为－10％~－30％。4.拉伸导盘拉伸：在两组不同转速的导丝盘之间进行的拉伸，为下一步进行较高温度下的湿热拉伸作准备，一般在室温空气介质中进行，拉伸率在130％～160％左右。湿热拉伸：在第二导丝盘和干燥机之间进

7、行的拉伸，拉伸温度较高(>90C)，拉伸介质为饱和硫酸钠水溶液，拉伸率控制在80％以下。干热拉伸：在210～230℃下进行，一般拉伸50％～80％，纤维在热辊上往复卷绕6~8圈。5.热处理热处理温度为210～230℃。纤维在热辊上往复卷绕6~8圈。1.3实验记录纺丝液：浓度16%,密度1.02g/ml计量泵：0.8ml/r；转速：38r/min；泵供量：30ml/min喷丝板孔数1000；孔直径：0.08mm凝固浴长度1.2m；凝固时间15秒；凝固浴出生纤维速度：6m/min导丝盘直径：80mm；一棍转速：18r/min(4.8m/min)二辊转速：25r/

8、min(拉伸1.4倍)湿热拉伸温度：120-150℃