第七章-聚乙烯醇纤维.ppt

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1、第七章聚乙烯醇纤维第一节概述聚乙烯醇纤维是聚乙烯醇缩甲醛纤维的简称，商品名称维纶、维尼纶。1939年，日本樱田一郎教授和朝鲜李升基博士研制成功。1950年，日本仓敖人造丝公司投入工业化生产，日产5吨。随着生产技术的不断改进，质量不断提高。1964年，我国在北京引进日本设备建立的第一个维尼纶厂开始投产，随后又兴建了一批年产万吨的维尼纶厂。2009年1-12化纤产量完成情况世界上生产维纶的国家不多，主要有中国、日本、朝鲜，我国维纶生产能力和产量占世界第一位。维纶纤维的特点是强度高、吸湿性好（合成纤维中吸湿性最好）、耐腐蚀、耐日晒，外观和性能与棉花相似，短

2、纤维主要和棉混纺。它的主要缺点是染色性差（染着量不高、色泽不鲜艳），这是因为纤维具有皮芯结构和经过缩醛化后部分羟基被封闭的缘故。其次维纶耐热水性较差。维纶作为服用纤维产量越来越少，而转向工业、农业、渔业等方面。主要用途：①纤维增强材料：a、塑料用增强材料；b、代替石棉作水泥石棉板、建筑陶瓷。②渔网、绳索、帆布。③帘子线：高强度维纶可作为散热量不太大的轮胎帘子线。④仓装材料：具有良好的耐日光性、耐气候性、强度高、耐磨性好。第二节聚乙烯醇的制备及性质游离态的乙烯醇是不能单独存在的，它会自发的进行重排转变为乙醛所以用醋酸乙烯为单体进行聚合，然后将制得的聚醋

3、酸乙烯进行醇解，而制得聚乙烯醇。一、醋酸乙烯的合成⒈乙炔法⑴电石乙炔法⑵天然气乙炔法⒉乙烯法2醋酸乙烯生产的发展方向：电石乙炔法→天然气乙炔法→乙烯法二、醋酸乙烯的聚合醋酸乙烯一般采用溶液法聚合，反应容易控制，产品质量较好。以甲醇为溶剂的聚合过程反应如下：主反应：主要副反应：nH2C=CH─→-[H2C─CH]-n+89kJ／mol

4、

5、OCOCH3OCOCH3—HO三、聚醋酸乙烯的醇解聚醋酸乙烯的甲醇溶液在NaOH的作用下发生醇解反应。主反应副反应3四、聚乙烯醇的性质⒈物理性质聚乙烯醇的的熔点难以直接测定，用间接法测得其熔点在230℃左右，且不同立规

6、程度的聚乙烯醇具有不同的熔点。玻璃化温度约80℃。⒉化学性质大分子主链上含大量仲羟基，使其在化学性质上与纤维素相似。可与多种酸、酸酐、酰氯等作用，生成相应的聚乙烯醇的酯。聚乙烯醇水溶液与NaOH反应，粘度迅速增加。⒊热性能由碱法醇解而成的PVA，体系中游离碱和醋酸钠等杂质必须除去，否则高温下热处理时会使纤维发黄，尤其大量的醋酸钠的存在是纤维发黄的主要原因。第三节聚乙烯醇纤维的生产一、纺丝原液的制备PVA→水洗→脱水→精制PVA→溶解→混合→过滤→脱泡→纺丝原液⒈水洗和脱水目的：⑴降低PVA中NaAc含量，使之＜0.2％，减少热处理时的碱性着色；⑵除去

7、低分子量PVA，改善分子量分布；⑶使PVA适度膨润，以利于溶解。水洗温度：30～40℃（耗水量10t/tPVA）水洗设备：长网式水洗机（网槽结合式水洗机）长网水洗机的尾部装有三对压辊，调节其压力可以控制PVA含水量。一般含水率控制在60～65％。图7-5长网式PVA水洗机⒉溶解水洗PVA称量后送入溶解机，溶解温度95～98℃，溶解时间为2～8h，湿法纺丝原液配成14～18％的浓度，干法纺丝原液配成30～40％的浓度。⒊混合和过滤混合一般在大容量的设备中进行。过滤采用板框式过滤机，去除微量未溶解的溶胀体和机械杂质。⒋脱泡一般采用常压静置脱泡，98℃下4

8、～6h。二、纺丝成型⒈湿法纺丝聚乙烯醇纤维的纺丝流程与其它湿纺化纤很类似，纺丝原液送至各纺丝位，经计量泵、烛形过滤器流至喷丝头，从喷丝头挤出以后形成细流在凝固浴中凝固形成纤维。聚乙烯醇湿法纺丝用的凝固浴有无机盐水溶液、NaOH水溶液及有机溶剂等，使用最广泛的是Na2SO4水溶液。⑴凝固浴各组分对成形的影响凝固浴组成：Na2SO4：410～420g/LZnSO4：1～5g/L① Na2SO4使丝条脱水凝固成形含量↓，成形缓慢，成形稳定性↓，皮层薄，纤维强度↓，伸长↑。含量↑↑，Na2SO4容易析出，损伤丝条造成毛丝。45℃时，Na2SO4饱和值为430

9、g/L。②ZnSO4控制纤维色相（强酸弱碱盐、水溶液pH=3.35）适当加入可增加纤维白度，过多将影响凝固能力。③酸度过低会使纤维着色，酸度的调节可以加入H2SO4，其中的HAc由NaAc水解而得。⑵凝固浴温度对成形的影响T↑双扩散速度增大，凝固能力↑T↑初生纤维溶胀度↑，凝固速度↓一般在43～45℃⑶凝固浴循环量对成形的影响在凝固过程中，原液中水分进入凝固浴，液量↑，浓度↓。为使凝固浴浓度变化不大，要保持一定的凝固浴循环量，即补充新鲜溶液，排除稀释后的溶液，一般控制落差10～12g/L。⑷浴中浸长的影响浴中浸长与凝固剂的凝固能力有关。以硫酸钠水溶液

10、为凝固浴的纺丝过程，丝条在浴中的停留时间应不少于10～12s，浴中浸长不宜短于1.2～1.8m。三、后加工⒈