[发明专利]一种制备聚乙烯醇纤维的侧吹风冷却凝固工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备聚乙烯醇纤维的侧吹风冷却凝固工艺方法，特别是涉及一种制备聚乙烯醇纤维中控制聚乙烯醇含水量的侧吹风冷却凝固工艺方法。

背景技术

聚乙烯醇纤维价格低、密度小、粘结力高、分散性好、易于搅拌；与其他合成纤维相比，聚乙烯醇纤维亲水性好、弹性模量高，并且具有高比表面积，与水泥混凝土相容性好，适用于混凝土中的增强材料，以改善混凝土抗拉性能差、阻裂性能差和延性差等特点，增强效果明显。

冷却凝固工艺是聚乙烯醇纺丝过程中的一个重要环节，熔体细流从喷丝板喷出到集束前需要冷却使其凝固形成初生纤维，其目的是使熔体细流尽快均匀冷却形成稳定的初生纤维。目前，聚乙烯醇纤维的固化成形多采用凝固浴，如湿法纺丝和冻胶纺丝，但这些纺丝方法的双向传质过程使聚乙烯醇纤维结构不均匀，截面呈腰子形，有明显的皮芯结构，无法承受高倍拉伸，不能达到土建工程用的增强纤维的粗旦化标准，导致纤维在混凝土中的分散性和增强效果不佳。而且湿法纺丝大多数采用高聚合度聚乙烯醇，添加剂复杂，需要后续萃取过程，生产成本高，环境污染大。

熔融纺丝可避免这些纺丝方法出现的上述种种问题，而且熔融纺丝纤维成型时收缩小，纤维截面均匀性高，可以施以高倍拉伸，从而提高纤维性能。聚乙烯醇为水溶性高分子材料，与水接触会使纤维表面溶胀发黏，对纤维的拉伸有很大影响，进而限制了其表观和使用性能，所以无法采用水冷工艺。因此，聚乙烯醇熔融纺丝的冷却凝固是有待我们解决的问题。专利200510057435.0一种制备高性能聚乙烯醇纤维的方法以侧吹风的方式实现了聚乙烯醇熔融纺丝的冷却凝固工艺，其侧吹风温度：10～80℃，湿度：65～85％，解决了聚乙烯醇初生纤维的冷却问题。但上述工艺中冷却空气湿度大，对去除聚乙烯醇熔体中的增塑剂水效果不佳，水分过多或过少均会影响后拉伸，同时该工艺也没有对吹风速度进行限定，风速制约初生纤维的冷却速度，影响了初生纤维的性能，造成纤维纤度不匀、强度不匀、条干不匀(CV值较大)等，此外，该工艺没有达到控制聚乙烯醇初生纤维含水量的目的。

发明内容

本发明的目的是为了克服上面所述的技术缺陷，提供一种制备聚乙烯醇纤维的侧吹风冷却凝固工艺方法。用该冷却工艺既使初生纤维得到均匀冷却又能有效地控制初生纤维的含水量，使其达到后续加工的要求，能制得高性能聚乙烯醇粗旦纤维，可广泛应用于建筑工程混凝土领域。

为了解决上面所述的技术问题，本发明采取以下技术方案：

本发明提供了一种制备聚乙烯醇纤维的侧吹风冷却凝固工艺方法，聚乙烯醇熔体从喷丝板挤出，经吹风冷却形成初生纤维后集束，所述的吹风冷却采用侧吹风的方式，所述的侧吹风即横吹风冷却，即冷却空气垂直于丝条运行方向流动，工艺参数为：风速0.8～5m/s，风温18～25℃，湿度30～60％；所述的聚乙烯醇熔体是指以水为增塑剂的熔融聚乙烯醇；所述的聚乙烯醇聚合度为1500～2600，醇解度为88～99％。

作为优选的技术方案：

如上所述的一种制备聚乙烯醇纤维的侧吹风冷却凝固工艺方法，所述的侧吹风高度为0.5～3m。

如上所述的一种制备聚乙烯醇纤维的侧吹风冷却凝固工艺方法，所述的聚乙烯醇熔体的含水量为30～60wt％。水的加入有利于聚乙烯醇的加热熔融，提高可纺性，同时对纤维的后拉伸也有一定的影响。

如上所述的一种制备聚乙烯醇纤维的侧吹风冷却凝固工艺方法，所述的聚乙烯醇熔体中还包括能与聚乙烯醇中的羟基形成氢键的化合物，即含氮化合物、含羟基化合物、含硫化合物或含羧基化合物。这些物质占聚乙烯醇熔体总质量1～20wt％，一般是小分子或低聚物增塑剂，它们是实现聚乙烯醇熔融纺丝最直接和有效的方法。

如上所述的一种制备聚乙烯醇纤维的侧吹风冷却凝固工艺方法，所述的含氮化合物为己内酰胺、聚酰胺或水性聚氨酯；含羟基化合物为甘油、乙醇胺或分子量为200～2000的聚乙二醇；含硫化合物为乙撑硫脲；含羧基化合物为柠檬酸或酒石酸。