專利名稱：一種pva復合高強度高模量纖維素纖維的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種聚乙烯醇(PVA)復合高強度高模量纖維素纖維及其制備方法，具體地說，涉及一種以纖維素漿柏和聚乙烯醇(PVA)為原料生產(chǎn)的一種PVA復合高強度高模量纖維素纖維及其制備方法，屬于紡織技術領域。
背景技術：
纖維素類纖維主要是粘膠纖維，由于吸濕性好，穿著舒適，可紡性優(yōu)良，應用廣泛，常與棉、毛或各種合成纖維混紡、交織、用于各類服裝及裝飾用紡織品。但普通纖維素纖維也存在一些嚴重的缺點，主要是濕態(tài)時被水溶脹，強度明顯下降，織物洗滌搓揉時易于變形(濕模量低)，尺寸穩(wěn)定性差，在小負荷下容易變形，耐磨性較差，影響織物的服用性能。隨著纖維素纖維生產(chǎn)技術的不斷優(yōu)化進步以及生產(chǎn)設備的不斷革新，纖維素纖維的力學性能不斷提高，新型纖維不斷出現(xiàn)，如溶劑紡纖維、高濕模量纖維等。公開號為CN101591814B的專利公開了一種高濕模量纖維的制造方法，該纖維生產(chǎn)過程復雜，工藝條件，操作控制困難，纖維脆性較大。公開號為CN101694019B的專利公開了一種溶劑法高濕模量竹纖維及其制備方法，該纖維生產(chǎn)工藝條件要求嚴格，設備以及溶劑投資高，溶劑回收問題不能得到有效解決，生產(chǎn)成本較高。國內(nèi)一些纖維素纖維生產(chǎn)廠家開始摸索其它的工藝方法來提高纖維素纖維的強度和模量。聚乙烯醇纖維(PVA纖維)是一種很有價值的功能性差別化纖維，其強度高、伸度低、模量大、耐酸堿、耐侯性和吸濕性好，目前PVA纖維取得深度開發(fā)，對其成型研究也越來越多。公開號為CN102851774A的專利公開了一種提高粘膠纖維強度的方法，該方法是以粘膠為基體，聚乙烯醇為增強材料，但紡絲速度慢，后續(xù)交聯(lián)時間長，交聯(lián)效果差，不利于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，且交聯(lián)過程中用到甲醛，增加了對人體的危害和環(huán)境污染。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題是針對以上不足，提供一種PVA復合高強度高模量纖維素纖維的制備方法，工藝簡單，以纖維素漿柏和聚乙烯醇為原料，通過調整凝固浴組成比例，使兩者同時成型，在生產(chǎn)過程中進行預交聯(lián)、進一步交聯(lián)以及繼續(xù)交聯(lián)等三次交聯(lián)固化和后處理，制備PVA復合高強度高模量纖維素纖維。在交聯(lián)固化過程中沒有用到甲醛，對人體無危害和造成環(huán)境污染。該纖維不僅具有纖維素纖維的一系列優(yōu)點，而且纖維的濕強度、模量較普通纖維素纖維有顯著提高，該纖維兼具纖維素纖維和PVA纖維的特點，為再生纖維素類纖維的功能性開發(fā)提供新的思路和方法，具有較好的發(fā)展前景。為解決以上技術問題，本發(fā)明采用的技術方案如下:一種PVA復合高強度高模量纖維素纖維的制備方法，其特征在于:所述制備方法包括制備紡絲原液、紡絲成型和后處理步驟；
所述制備紡絲原液步驟包括:聚乙烯醇溶液的制備:將平均聚合度為1000 20000的聚乙烯醇加入到20 40°C的去離子水中，邊加入邊攪拌使其充分溶脹、分散，而后加熱升溫至85 95°C加速溶解，并保溫2 4小時，直到溶液中不再含有微小顆粒為止，再經(jīng)過濾網(wǎng)過濾雜質后，得到質量分數(shù)為5% 20%的聚乙烯醇溶液； 紡絲原液的制備:在聚乙烯醇溶液中按重量比0.5% 5%加入硼、銅、鈦化合物中的至少一種，攪拌均勻形成預交聯(lián)后的聚乙烯醇溶液；將纖維素溶液與預交聯(lián)后的聚乙烯醇溶液按有效成分重量比1:1 20:1共混制備紡絲原液。優(yōu)選地，所述纖維素溶液按照以下步驟制備:以纖維素漿柏為原料，經(jīng)過浸潰、壓榨、粉碎、老成、黃化和溶解步驟制得纖維素溶液，其中纖維素溶液中甲纖含量為6% 10%，含堿4% 8%。優(yōu)選地，所述其中紡絲原液固含量5.5% 15%，含堿2% 7.6%。優(yōu)選地，所述紡絲成型步驟包括:
所述紡絲原液通過凝固浴進行紡絲，初生絲束經(jīng)過濕熱牽伸定型、二浴進一步交聯(lián)成型，得到進一步交聯(lián)后的絲束。優(yōu)選地，所述凝固浴由30 100g/L的硫酸，5 20g/L的硫酸鋅、硫酸鋁或兩者的混合物，100 400g/L的硫酸鈉組成，凝固浴溫度為30 50°C。優(yōu)選地，所述濕熱牽伸定型及牽伸比率包括:噴絲頭牽伸-10% 30%,盤間牽伸20% 50%, 二浴牽伸5% 15%。優(yōu)選地，所述二浴溫度彡90°C，由10 20g/L的硫酸，300 420g/L的硫酸鈉，20 80g/L乙二醛、戊二醛、硼砂、硼酸中的一種或幾種組成。優(yōu)選地，所述后處理步驟包括:
所述紡絲成型步驟所得絲束經(jīng)過切斷、繼續(xù)交聯(lián)浴、精練浴以及烘干后，得到PVA復合
高強度高模量纖維素纖維。優(yōu)選地，所述繼續(xù)交聯(lián)浴由30 70g/L乙二醛、戊二醛、硼砂、硼酸的至少一種組成或者輻射交聯(lián)，交聯(lián)時間約為5 lOmin。優(yōu)選地，所述精練浴包括脫硫、漂白和上油步驟，脫硫浴:NaOH 2.5 7.0g/L，漂白浴=H2O2 或 NaClO 0.5 5.0g/L，油浴:3.0 8.0g/L，烘干溫度:110 125。。。本發(fā)明采用上述技術方案，與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點:通過調整聚乙烯醇溶液與纖維素溶液的比例和凝固浴組份組成比例，使聚乙烯醇與纖維素同時成型，硼、銅、鈦化合物可以與PVA發(fā)生交聯(lián)，抑制紡絲過程中大分子結晶，易于初生纖維的后拉伸；這里的預交聯(lián)是指硼、銅、鈦化合物與聚乙烯醇之間形成交聯(lián)結構，抑制PVA分子間或者分子內(nèi)氫鍵的形成，以使PVA大分子之間有適當纏結程度，利于與纖維素溶液共混時能形成初步交聯(lián)，利用預交聯(lián)、進一步交聯(lián)及繼續(xù)交聯(lián)三次交聯(lián)使添加的聚乙烯醇形成網(wǎng)狀的交聯(lián)結構，以提高纖維素纖維的強度和模量，制備出以纖維素纖維為基體的PVA復合高強度高模量纖維素纖維的干強> 3.2cN/dtex,濕強> 1.8cN/dtex,濕模量> 0.6cN/dtex,具有較好的機械性能，紡織加工性好。本發(fā)明所述的制備方法，工藝簡單，操作控制方便，在現(xiàn)有纖維素纖維生產(chǎn)工藝及設備的基礎上就可完成，易于實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，制得的復合纖維的強度和模量較普通纖維素纖維有較大提高。下面結合實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
具體實施例方式以下對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。實施例1，一種高強度高模量纖維素纖維及其制備方法，包括以下步驟:
1、紡絲原液的制備
1)、纖維素溶液的制備:以纖維素漿柏為原料，經(jīng)過浸潰、壓榨、粉碎、老成、黃化和溶解工序制得纖維素溶液，其中纖維素溶液中甲纖含量為10%，含堿8% ；
2)、聚乙烯醇溶液的制備:將平均聚合度為3000的聚乙烯醇加入到40°C的去離子水中,邊加入邊攪拌使其充分溶脹、分散,而后加熱升溫至95°C加速溶解，并保溫2小時，直到溶液中不再含有微小顆粒為止，再經(jīng)過濾網(wǎng)過濾雜質后，制備出質量分數(shù)為20%聚乙烯醇溶液備用；
3)、紡絲原液的制備:將步驟2)制備的聚乙烯醇溶液中按重量比5%加入硼化合物，攪拌均勻形成預交聯(lián)后的聚乙烯醇溶液備用；
將步驟I)所得纖維素溶液與步驟3)所得預交聯(lián)后的聚乙烯醇溶液按有效成分重量比1:1共混制備紡絲原液，其中紡絲原液固含量:13.3%，含堿:5.3% ;有效成分指的纖維素溶液中的甲種纖維素和聚乙烯醇溶液中的聚乙烯醇。2、紡絲成型
將上述制備的紡絲原液通過凝固浴進行紡絲，初生絲束經(jīng)過濕熱牽伸定型、二浴即塑化浴進一步交聯(lián)成型，得到進一步交聯(lián)后的絲束；
凝固浴溫度為30°C，凝固浴中硫酸100g/L，硫酸鋅10g/L，硫酸鈉400g/L ；
噴絲頭牽伸_10%，盤間牽伸30%，二浴牽伸8% ；
二浴:溫度92°C，硫酸10g/L，硫酸鈉420g/L，乙二醛80g/L，上述二浴使初步凝固成型的纖維束進一步進行交聯(lián)。3、后處理
經(jīng)過二浴進一步交聯(lián)后成型的絲束經(jīng)過切斷、繼續(xù)交聯(lián)浴、精練浴以及烘干后，得到PVA復合高強度高模量纖維素纖維；
繼續(xù)交聯(lián)浴:硼砂70g/L，交聯(lián)時間為Smin ；
精練浴包括脫硫、漂白和上油步驟，精練浴及濃度:脫硫浴:NaOH 2.5g/L，漂白浴=H2O21.0g/L，油浴:3.0g/L，烘干溫度=IlO0C0通過上述工藝制得纖維素纖維成品指標:纖度1.33dtex,干強4.61cN/dteX，濕強
2.82cN/dtex,濕模量 0.92cN/dtex。實施例2，一種高強度高模量纖維素纖維及其制備方法，包括以下步驟:
1、紡絲原液的制備
I)、纖維素溶液的制備:以纖維素漿柏為原料，經(jīng)過浸潰、壓榨、粉碎、老成、黃化和溶解等步驟制得纖維素溶液，其中纖維素溶液中甲纖含量為8.2%，含堿5.8%。2)、聚乙烯醇溶液的制備:將平均聚合度為12000的聚乙烯醇加入到30°C的去離子水中,邊加入邊攪拌使其充分溶脹、分散,而后加熱升溫至90°C加速溶解，并保溫3小時，直到溶液中不再含有微小顆粒為止，再經(jīng)過濾網(wǎng)過濾雜質后，得到質量分數(shù)為15%的聚乙烯醇溶液備用；
3)、紡絲原液的制備:將步驟2)制備的聚乙烯醇溶液中按重量比3.0%加入鈦化合物，攪拌均勻形成預交聯(lián)后的聚乙烯醇溶液備用；
將步驟I)所得纖維素溶液與步驟3)所得預交聯(lián)后的聚乙烯醇溶液按有效成分重量比5:1共混制備紡絲原液，其中紡絲原液固含量:8.91%，含堿:5.16% ;有效成分指的纖維素溶液中的甲種纖維素和聚乙烯醇溶液中的聚乙烯醇。2、紡絲成型
將上述制備的紡絲原液通過凝固浴進行紡絲，初生絲束經(jīng)過濕熱牽伸定型、二浴(塑化浴)進一步交聯(lián)成型，得到進一步交聯(lián)后的絲束；
凝固浴溫度為40°C，硫酸:60g/L，硫酸鋅:20g/L，硫酸鈉:320g/L ；
噴絲頭牽伸0%，盤間牽伸25%，二浴牽伸12% ；
二浴:溫度96°C，硫酸15g/L，硫酸鈉360g/L，戊二醛50g/L，上述二浴使初步凝固成型的纖維束進一步進行交聯(lián)。3、后處理
經(jīng)過二浴進一步交聯(lián)后成型的絲束經(jīng)過切斷、繼續(xù)交聯(lián)浴、精練浴以及烘干后，得到PVA復合高強度高模量纖維素纖維；
繼續(xù)交聯(lián)浴:乙二醛50g/L，交聯(lián)時間為6min ；
精練浴包括脫硫、漂白和上油步驟，精練浴及濃度:脫硫浴:NaOH 4.0g/L,漂白浴:H2021.5g/L，油浴:4.0g/L，烘干溫度:115°C。通過上述工藝制得纖維素纖維成品指標:纖度1.56dtex,干強3.82cN/dteX，濕強2.63cN/dtex,濕模量 0.86cN/dtex。實施例3，一種高強度高模量纖維素纖維及其制備方法，包括以下步驟:
1、紡絲原液的制備
I)、纖維素溶液的制備:以纖維素漿柏為原料，經(jīng)過浸潰、壓榨、粉碎、老成、黃化和溶解等步驟制得纖維素溶液，其中纖維素溶液中甲纖含量為7.5%，含堿4.8%。2)、聚乙烯醇溶液的制備:將平均聚合度為15000的聚乙烯醇加入到20°C的去離子水中，邊加入邊攪拌使其充分溶脹、分散,而后加熱升溫至92°C加速溶解，并保溫2.5小時，直到溶液中不再含有微小顆粒為止，再經(jīng)過濾網(wǎng)過濾雜質后，得到質量分數(shù)為10%的聚乙烯醇溶液備用；
3)、紡絲原液的制備:將步驟2)制備的聚乙烯醇溶液中按重量比2.0%加入銅化合物，攪拌均勻形成預交聯(lián)后的聚乙烯醇溶液備用；
將步驟I)所得纖維素溶液與步驟3)所得預交聯(lián)后的聚乙烯醇溶液按有效成分重量比10:1共混制備紡絲原液，其中紡絲原液固含量:7.69%，含堿:4.46% ;有效成分指的纖維素溶液中的甲種纖維素和聚乙烯醇溶液中的聚乙烯醇；
2、紡絲成型
將上述制備的紡絲原液通過凝固浴進行紡絲，初生絲束經(jīng)過濕熱牽伸定型、二浴(塑化浴)進一步交聯(lián)成型，得到進一步交聯(lián)后的絲束；
凝固浴溫度為50°C，硫酸:40g/L，硫酸鋅:15g/L，硫酸鈉:260g/L ；
噴絲頭牽伸10%，盤間牽伸35%，二浴牽伸10% ；二浴:溫度95°C，硫酸20g/L，硫酸鈉300g/L，硼砂60g/L，上述二浴使初步凝固成型的纖維束進一步進行交聯(lián)。3、后處理
經(jīng)過二浴進一步交聯(lián)后成型的絲束經(jīng)過切斷、繼續(xù)交聯(lián)浴、精練浴以及烘干后，得到PVA復合高強度高模量纖維素纖維；
繼續(xù)交聯(lián)浴:利用r射線輻射交聯(lián)，交聯(lián)時間為5min ；
精練浴包括脫硫、漂白和上油步驟，精練浴及濃度:脫硫浴:NaOH 4.5g/L,漂白浴:H202
2.0g/L，油浴:5.0g/L，烘干溫度:120°C。通過上述工藝制得纖維素纖維成品指標:纖度1.67dtex,干強3.53cN/dteX，濕強2.34cN/dtex,濕模量 0.73cN/dtex。實施例4，一種高強度高模量纖維素纖維及其制備方法，包括以下步驟:
1、紡絲原液的制備
I)、纖維素溶液的制備:以纖維素漿柏為原料，經(jīng)過浸潰、壓榨、粉碎、老成、黃化和溶解等步驟制得纖維素溶液，其中纖維素溶液中甲纖含量為9.2%，含堿6.5%。2)、聚乙烯醇溶液的制備:將平均聚合度為8000的聚乙烯醇加入到35°C的去離子水中,邊加入邊攪拌使其充分溶脹、分散,而后加熱升溫至88°C加速溶解，并保溫3.5小時，直到溶液中不再含有微小顆粒為止，再經(jīng)過濾網(wǎng)過濾雜質后，得到質量分數(shù)為18%的聚乙烯醇溶液備用；
3)、紡絲原液的制備:將步驟2)制備的聚乙烯醇溶液中按重量比4.0%加入銅化合物，攪拌均勻形成預交聯(lián)后的聚乙烯醇溶液備用；
將步驟I)所得纖維素溶液與步驟3)所得預交聯(lián)后的聚乙烯醇溶液按有效成分重量比15:1共混制備紡絲原液，其中紡絲原液固含量:9.75%，含堿:6.09% ;有效成分指的纖維素溶液中的甲種纖維素和聚乙烯醇溶液中的聚乙烯醇；
2、紡絲成型
將上述制備的紡絲原液通過凝固浴進行紡絲，初生絲束經(jīng)過濕熱牽伸定型、二浴(塑化浴)進一步交聯(lián)成型，得到進一步交聯(lián)后的絲束；
凝固浴溫度為48°C，硫酸:80g/L，硫酸鋁:12g/L，硫酸鈉:350g/L ；
噴絲頭牽伸20%，盤間牽伸30%，二浴牽伸8% ；
二浴:溫度92°C，硫酸16g/L，硫酸鈉350g/L，硼酸70g/L，上述二浴使初步凝固成型的纖維束進一步進行交聯(lián)。3、后處理
經(jīng)過二浴進一步交聯(lián)后成型的絲束經(jīng)過切斷、繼續(xù)交聯(lián)浴、精練浴以及烘干后，得到PVA復合高強度高模量纖維素纖維；
繼續(xù)交聯(lián)浴:利用微波輻射，交聯(lián)時間為7min ；
精練浴包括脫硫、漂白和上油步驟，精練浴及濃度:脫硫浴:NaOH 5.0g/L,漂白浴:NaClO (次氯酸鈉)2.(^/1，油浴:6.(^/1，烘干溫度:1181:。通過上述工藝制得纖維素纖維成品指標:纖度2.22dtex,干強3.31cN/dteX，濕強2.16cN/dtex,濕模量 0.69cN/dtex。實施例5，一種高強度高模量纖維素纖維及其制備方法，包括以下步驟: 1、紡絲原液的制備
I)、纖維素溶液的制備:以纖維素漿柏為原料，經(jīng)過浸潰、壓榨、粉碎、老成、黃化和溶解等步驟制得纖維素溶液，其中纖維素溶液中甲纖含量為6.0%，含堿4%。2)、聚乙烯醇溶液的制備:將平均聚合度為5000的聚乙烯醇加入到25°C的去離子水中,邊加入邊攪拌使其充分溶脹、分散,而后加熱升溫至85°C加速溶解，并保溫4小時，直到溶液中不再含有微小顆粒為止，再經(jīng)過濾網(wǎng)過濾雜質后，得到質量分數(shù)為5%的聚乙烯醇溶液備用；
3)、紡絲原液的制備:將步驟2)制備的聚乙烯醇溶液中按重量比2.0%加入硼、銅、鈦三種化合物，攪拌均勻形成預交聯(lián)后的聚乙烯醇溶液備用；
將步驟I)所得纖維素溶液與步驟3)所得預交聯(lián)后的聚乙烯醇溶液按有效成分重量比20:1共混制備紡絲原液，其中紡絲原液固含量:5.95%，含堿:3.81% ;有效成分指的纖維素溶液中的甲種纖維素和聚乙烯醇溶液中的聚乙烯醇；
2、紡絲成型
將上述制備的紡絲原液通過凝固浴進行紡絲，初生絲束經(jīng)過濕熱牽伸定型、二浴(塑化浴)進一步交聯(lián)成型，得到進一步交聯(lián)后的絲束；
凝固浴溫度為48°C，硫酸:50g/L，硫酸鋁:12g/L，硫酸鈉:280g/L ；
噴絲頭牽伸30%，盤間牽伸20%，二浴牽伸15% ；
二浴:溫度90°C，硫酸15g/L，硫酸鈉320g/L，戊二醛和乙二醛70g/L，上述二浴使初步凝固成型的纖維束進一步進行交聯(lián)。3、后處理
經(jīng)過二浴進一步交聯(lián)后成型的絲束經(jīng)過切斷、繼續(xù)交聯(lián)浴、精練浴以及烘干后，得到PVA復合高強度高模量纖維素纖維；
繼續(xù)交聯(lián)浴:乙二醛和戊二醛40g/L，交聯(lián)時間為6min ；
精練浴包括脫硫、漂白和上油步驟，精練浴及濃度:脫硫浴:NaOH 7.0g/L,漂白浴:NaClO (次氯酸鈉)3.0g/L，油浴:8.0g/L，烘干溫度:125°C。通過上述工藝制得纖維素纖維成品指標:纖度3.33dtex，干強3.1ScN/dtex，濕強
1.92cN/dtex,濕模量 0.6IcN/dtex。實施例6，一種高強度高模量纖維素纖維及其制備方法，包括以下步驟:
1、紡絲原液的制備
I)、纖維素溶液的制備:以纖維素漿柏為原料，經(jīng)過浸潰、壓榨、粉碎、老成、黃化和溶解等步驟制得纖維素溶液，其中纖維素溶液中甲纖含量為6.8%，含堿4.5%。2)、聚乙烯醇溶液的制備:將平均聚合度為10000的聚乙烯醇加入到32°C的去離子水中，邊加入邊攪拌使其充分溶脹、分散,而后加熱升溫至93°C加速溶解，并保溫2.2小時，直到溶液中不再含有微小顆粒為止，再經(jīng)過濾網(wǎng)過濾雜質后，得到質量分數(shù)為13%的聚乙烯醇溶液備用；
3)、紡絲原液的制備:將步驟2)制備的聚乙烯醇溶液中按重量比0.5% 5%加入硼、銅化合物，攪拌均勻形成預交聯(lián)后的聚乙烯醇溶液備用；
將步驟I)所得纖維素溶液與步驟3)所得預交聯(lián)后的聚乙烯醇溶液按有效成分重量比18:1共混制備紡絲原液，其中紡絲原液固含量:8.07%，含堿:4.26% ;有效成分指的纖維素溶液中的甲種纖維素和聚乙烯醇溶液中的聚乙烯醇；
2、紡絲成型
將上述制備的紡絲原液通過凝固浴進行紡絲，初生絲束經(jīng)過濕熱牽伸定型、二浴(塑化浴)進一步交聯(lián)成型，得到進一步交聯(lián)后的絲束；
凝固浴溫度為42°C，硫酸:70g/L，硫酸鋁和硫酸鋅混合物:15g/L，硫酸鈉:330g/L ； 噴絲頭牽伸15%，盤間牽伸35%，二浴牽伸10% ；
二浴:溫度98°C，硫酸12g/L，硫酸鈉380g/L，硼酸和硼砂混合物60g/L，上述二浴使初步凝固成型的纖維束進一步進行交聯(lián)。3、后處理
經(jīng)過二浴進一步交聯(lián)后成型的絲束經(jīng)過切斷、繼續(xù)交聯(lián)浴、精練浴以及烘干后，得到PVA復合高強度高模量纖維素纖維；
繼續(xù)交聯(lián)浴:硼酸和硼砂混合物50g/L，交聯(lián)時間為5min ；
精練浴包括脫硫、漂白和上油步驟，精練浴及濃度:脫硫浴:NaOH 4.0g/L,漂白浴:NaClO (次氯酸鈉)3.5g/L，油浴:3.5g/L，烘干溫度:122°C。通過上述工藝制得纖維素纖維成品指標:纖度1.67dtex,干強3.43cN/dteX，濕強2.22cN/dtex,濕模量 0.76cN/dtex。實施例7，一種高強度高模量纖維素纖維及其制備方法，包括以下步驟:
1、紡絲原液的制備
I)、纖維素溶液的制備:以纖維素漿柏為原料，經(jīng)過浸潰、壓榨、粉碎、老成、黃化和溶解等步驟制得纖維素溶液，其中纖維素溶液中甲纖含量為8.6%，含堿5.8%。2)、聚乙烯醇溶液的制備:將平均聚合度為18000的聚乙烯醇加入到38°C的去離子水中，邊加入邊攪拌使其充分溶脹、分散,而后加熱升溫至90°C加速溶解，并保溫3.1小時，直到溶液中不再含有微小顆粒為止，再經(jīng)過濾網(wǎng)過濾雜質后，得到質量分數(shù)為8%的聚乙烯醇溶液備用；
3)、紡絲原液的制備:將步驟2)制備的聚乙烯醇溶液中按重量比3.0%加入硼、鈦化合物，攪拌均勻形成預交聯(lián)后的聚乙烯醇溶液備用；
將步驟I)所得纖維素溶液與步驟3)所得預交聯(lián)后的聚乙烯醇溶液按有效成分重量比8:1共混制備紡絲原液，其中紡絲原液固含量:8.53%，含堿:5.16% ;有效成分指的纖維素溶液中的甲種纖維素和聚乙烯醇溶液中的聚乙烯醇；
2、紡絲成型
將上述制備的紡絲原液通過凝固浴進行紡絲，初生絲束經(jīng)過濕熱牽伸定型、二浴(塑化浴)進一步交聯(lián)成型，得到進一步交聯(lián)后的絲束；
凝固浴溫度為38°C，硫酸:90g/L，硫酸鋁和硫酸鋅混合物:10g/L，硫酸鈉:290g/L ； 噴絲頭牽伸25%，盤間牽伸25%，二浴牽伸12% ；
二浴:溫度93°C，硫酸18g/L，硫酸鈉390g/L，戊二醛、乙二醛、硼酸及硼砂混合物80g/L，上述二浴使初步凝固成型的纖維束進一步進行交聯(lián)。3、后處理
經(jīng)過二浴進一步交聯(lián)后成型的絲束經(jīng)過切斷、繼續(xù)交聯(lián)浴、精練浴以及烘干后，得到PVA復合高強度高模量纖維素纖維； 繼續(xù)交聯(lián)浴:戊二醛、乙二醛、硼酸及硼砂混合物40g/L，交聯(lián)時間為3min ；
精練浴包括脫硫、漂白和上油步驟，精練浴及濃度:脫硫浴:NaOH 4.8g/L，漂白浴:NaClO (次氯酸鈉)3.6g/L，油浴:6.0g/L，烘干溫度:122°C。通過上述工藝制得纖維素纖維成品指標:纖度2.22dtex,干強3.33cN/dteX，濕強2.12cN/dtex,濕模量 0.71cN/dtex。以上實施例中，硼、銅、鈦化合物均可以與PVA發(fā)生交聯(lián)，抑制紡絲過程中大分子結晶，易于初生纖維的后拉伸，其用量相同，也可以是任意的。戊二醛、乙二醛、硼酸和硼砂的用量相同，也可以是任意的。硫酸鋁和硫酸鋅的用量相同，也可按任意比例混合加入。最后應說明的是:以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種PVA復合高強度高模量纖維素纖維的制備方法，其特征在于:所述制備方法包括制備紡絲原液、紡絲成型和后處理步驟； 所述制備紡絲原液步驟包括: 聚乙烯醇溶液的制備:將平均聚合度為1000 20000的聚乙烯醇加入到20 40°C的去離子水中，邊加入邊攪拌使其充分溶脹、分散，而后加熱升溫至85 95°C加速溶解，并保溫2 4小時，直到溶液中不再含有微小顆粒為止，再經(jīng)過濾網(wǎng)過濾雜質后，得到質量分數(shù)為5% 20%的聚乙烯醇溶液； 紡絲原液的制備:在聚乙烯醇溶液中按重量比0.5% 5%加入硼、銅、鈦化合物中的至少一種，攪拌均勻形成預交聯(lián)后的聚乙烯醇溶液；將纖維素溶液與預交聯(lián)后的聚乙烯醇溶液按有效成分重量比1:1 20:1共混制備紡絲原液。
2.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述纖維素溶液按照以下步驟制備:以纖維素漿柏為原料，經(jīng)過浸潰、壓榨、粉碎、老成、黃化和溶解步驟制得纖維素溶液，其中纖維素溶液中甲纖含量為6% 10%,含喊4% 8%。
3.如權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于:所述其中紡絲原液固含量5.5% 15%,含堿 2% 7.6%ο
4.如權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于:所述紡絲成型步驟包括: 所述紡絲原液通過凝固浴進行紡絲，初生絲束經(jīng)過濕熱牽伸定型、二浴進一步交聯(lián)成型，得到進一步交聯(lián)后的絲束。
5.如權利要求4所述的制備方法，其特征在于:所述凝固浴由30 100g/L的硫酸，5 20g/L的硫酸鋅、硫酸鋁或兩者的混合物，100 400g/L的硫酸鈉組成，凝固浴溫度為30 50。。。
6.如權利要求4所述的制備方法，其特征在于:所述濕熱牽伸定型及牽伸比率包括:噴絲頭牽伸-10% 30%，盤間牽伸20% 50%，二浴牽伸5% 15%。
7.如權利要求4所述的制備方法，其特征在于:所述二浴溫度>90°C，由10 20g/L的硫酸，300 420g/L的硫酸鈉，20 80g/L乙二醛、戊二醛、硼砂、硼酸中的一種或幾種組成。
8.如權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于:所述后處理步驟包括: 所述紡絲成型步驟所得絲束經(jīng)過切斷、繼續(xù)交聯(lián)浴、精練浴以及烘干后，得到PVA復合高強度高模量纖維素纖維。
9.如權利要求8所述的制備方法，其特征在于:所述繼續(xù)交聯(lián)浴由30 70g/L乙二醛、戊二醛、硼砂、硼酸的至少一種組成或者輻射交聯(lián)，交聯(lián)時間約為5 lOmin。
10.如權利要求8所述的制備方法，其特征在于:所述精練浴包括脫硫、漂白和上油步驟，脫硫浴:NaOH 2.5 7.0g/L,漂白浴=H2O2 或 NaClO 0.5 5.0g/L,油浴:3.0 8.0g/L，烘干溫度:110 125°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種PVA復合高強度高模量纖維素纖維的制備方法，將聚乙烯醇加入到去離子水中，邊加入邊攪拌使其充分溶脹、分散，加熱升溫加速溶解，保溫直到溶液中不再含有微小顆粒，再經(jīng)濾網(wǎng)過濾，得到聚乙烯醇溶液；加入硼、銅、鈦化合物中的至少一種，攪拌均勻形成預交聯(lián)后的聚乙烯醇溶液；將纖維素溶液與預交聯(lián)后的聚乙烯醇溶液共混制備紡絲原液，通過凝固浴進行紡絲、濕熱牽伸定型、二浴進一步交聯(lián)成型，得到進一步交聯(lián)后的絲束，絲束經(jīng)過切斷、繼續(xù)交聯(lián)浴、精練浴以及烘干后，得到PVA復合高強度高模量纖維素纖維，利用預交聯(lián)、進一步交聯(lián)及繼續(xù)交聯(lián)三次交聯(lián)使添加的聚乙烯醇與纖維分子間形成網(wǎng)狀的交聯(lián)結構，提高了纖維素纖維的強度和模量。
文檔編號D01F11/06GK103184582SQ201310085220
公開日2013年7月3日 申請日期2013年3月18日 優(yōu)先權日2013年3月18日
發(fā)明者王樂軍, 馬君志, 李昌壘, 秦翠梅, 姜明亮 申請人:山東海龍股份有限公司