一種表面微孔化的高強高模聚乙烯醇纖維的制備方法技術

本發明專利技術提供了一種表面微孔化的高強高模聚乙烯醇纖維，由復合塑化劑、水溶性低聚物和聚乙烯醇樹脂制成。還提供了上述聚乙烯醇纖維的制備方法。該表面微孔化的高強高模聚乙烯醇纖維，其制備工藝簡單、成本低廉，比表面積大、纖維表面軸向粗糙度好。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術提供了一種表面微孔化的高強高模聚乙烯醇纖維，由復合塑化劑、水溶性低聚物和聚乙烯醇樹脂制成。還提供了上述聚乙烯醇纖維的制備方法。該表面微孔化的高強高模聚乙烯醇纖維，其制備工藝簡單、成本低廉，比表面積大、纖維表面軸向粗糙度好?！緦＠f明】
本專利技術屬于纖維增強復合材料領域，特別涉及。
技術介紹
在纖維增強復合材料系統中，基體通過界面將載荷傳遞給具有高強度和高模量的纖維，使纖維承載能力強的優勢得以發揮。因此，界面性質對復合材料的力學性能起著決定性的影響。如果纖維表面呈現化學惰性、與基體浸潤性差，那么纖維增強復合材料界面粘合性能較差，易出現界面脫粘、纖維拔出等與界面失效密切相關的損傷現象，使材料整體性能降低。為克服這一缺陷，研究者們采用多種物理或化學手段對纖維表面進行改性處理，使纖維/基體界面具有較高的粘合強度，能夠更好地傳遞應力。纖維拔出實驗已經驗證了隨著纖維表面軸向粗糙度增加，復合材料的界面粘合性能有明顯提高。因此纖維表面粗糙度在改善界面粘合性能方面的重要性已被廣泛關注。表面微孔化是提高纖維表面粗糙度的途徑之一，它可以擴大界面接觸區域，增強纖維與基體間的機械嚙合能力與化學鍵合作用。纖維表面微孔化的研究成果已經有不少相關報道。楊恩寧(CaCO3/聚丙烯共混制備多孔聚丙烯纖維的研究、納米CaC03/EVA/PP共混制備多孔聚丙烯纖維)采用納米CaCOJt為成孔劑，均勻分散在熔融的聚丙烯中，拉伸成纖維，經酸處理后，在纖維表面留下微孔。熊春燕(新型多孔聚酯纖維的制備)采用惰性氣體氮氣在高壓下溶于聚合物中達到飽和，形成氣體-聚合物體系，然后降壓升溫，使聚合物內部瞬間形成大量氣泡核并長大，得到微孔聚酯纖維材料。專利(0吧01110333946、0吧00380101646)采用超臨界流體熔噴紡絲制備出聚合物微孔纖維；專利(CN201110061102.0)采用化學發泡劑分解氣化，形成多微孔擠出料并牽伸，最終形成多微孔發泡聚丙烯纖維。專利(CN201010570310.9)在制備具有初步微孔結構趨勢的滌綸改性切片的基礎上，在不加成孔劑的條件下，依次經螺桿擠壓機熔融擠出、加壓至10?14MPa高壓后，再瞬間失壓釋放，得到所述永久性多微孔高吸濕快干滌綸改性短纖維。專利(CN200610127430.5)利用添加塑化劑來改善聚乙烯醇的熔體流動性，使其能適用于聚丙烯的熔融紡絲制程，利用熱可塑型聚乙烯醇與聚丙烯摻混而得的組成物予以紡絲，而得到熱可塑型聚乙烯醇/聚丙烯復合纖維，然后借由水來溶去該復合纖維中的聚乙烯醇，從而得到中空微多孔聚丙烯纖維。專利(CN200610112925)采用共混紡絲再堿減量法制備了表面多微孔的滌綸短纖。專利(CN200610051842 )使用高嶺土與二氧化硅的混合物作為制孔劑，獲得了新型蜂窩狀微孔結構功能性滌綸改性短纖維。專利97196669公開了纖維表面微孔的特征，同時主要采用二氧化鈦作為致孔劑。上述技術主要采用碳酸鈣、二氧化鈦、聚乙烯醇為致孔劑，或采取增壓、失壓方式形成微孔，同時基本是以聚丙烯或聚酯纖維為改性對象。由于聚乙烯醇(PVA)纖維一般采用濕法紡絲，絲束在凝固浴中擴散凝固難以實現微孔化，因此很少見到對PVA纖維微孔改性的報道，而熔融紡絲制備表面微孔化PVA纖維更是幾乎未見。
技術實現思路
專利技術目的:本專利技術的目的是提供。技術方案:本專利技術提供的一種表面微孔化的高強高模聚乙烯醇纖維，由復合塑化齊U、水溶性低聚物和聚乙烯醇樹脂制成。所述復合塑化劑和水溶性低聚物的重量比為100: (0.1?10);所述復合塑化劑和水溶性低聚物的總質量與聚乙烯醇樹脂的質量比為(0.80?1.25):1。所述復合塑化劑為多元醇水溶液；所述水溶性低聚物選自聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚維酮碘、聚(甲基乙烯基醚共聚馬來酸)中同系列低聚物中的一種或幾種;所述聚乙烯醇樹脂的聚合度為500-2600、醇解度為88%-99%。所述多元醇水溶液的質量百分比濃度為15%?50%;所述多元醇選自丙三醇、三羥甲基氨基甲烷、三羥甲基甲基甘氨酸、三羥甲基乙烷、三羥甲基丙烷、雙三羥甲基丙烷、1，3- 二羥基丙酮、2，2- 二羥甲基丙酸和二羥甲基丁酸中的一種或幾種。所述聚乙二醇的分子量為200-600 ;所述聚乙烯吡咯烷酮的K值為10-35 ;所述聚維酮碘的粘均分子量約為0.77?6.3X IO4;聚(甲基乙烯基醚共聚馬來酸)的分子量為80000?216000。更優選地，所述聚乙烯吡咯烷酮選自K12、K15、K17、K25和K30中的一種或幾種。本專利技術還提供了上述表面微孔化的高強高模聚乙烯醇纖維的制備方法，包括如下步驟:(I)將復合塑化劑和水溶性低聚物混勻，得塑化劑溶液；(2)將塑化劑溶液與聚乙烯醇樹脂保溫混合，得含水溶性低聚物的可熔融加工聚乙烯醇復合物；(3)含水溶性低聚物的可熔融加工聚乙烯醇復合物經螺桿熔融擠出后，得到的初生絲經水浴降溫洗滌后，初生絲表面部分水溶性低聚物被除去；經分步冷、熱牽伸后，表面水溶性低聚物與塑化劑原來占據的位置形成表面微孔，即得表面微孔化的高強高模聚乙烯醇纖維。其中，步驟(2)中，所述保溫混合是指20°C -50°C間歇性攪拌混合均勻。其中，步驟(3)中，用于初生絲降溫洗滌的水浴溫度為15°C?35°C，初生絲降溫洗滌時間為I?60秒；所述冷、熱牽伸溫度分別為20°C?40°C、120°C?240°C，所述冷、熱牽伸的牽伸倍數分別為I?4倍、2?4.5倍。有益效果:本專利技術提供的表面微孔化的高強高模聚乙烯醇纖維，其制備工藝簡單、成本低廉，比表面積大、纖維表面軸向粗糙度好。本專利技術提供的表面微孔化的高強高模聚乙烯醇纖維的制備方法采用水溶性低聚物作為致孔劑，與冷熱牽伸致孔技術組合，能夠制備出寬直徑范圍的表面微孔化的高強高模聚乙烯醇纖維，其制備工藝簡單、成本低廉。具體而言，本專利技術相對于現有技術具有以下突出的優勢:(I)該方法制得的聚乙烯醇纖維比表面積大。該方法通過在聚乙烯醇PVA的塑化劑中添加適量水溶性聚合物，初生絲在經冷卻洗滌、干燥除去部分塑化劑的基礎上，輔以牽伸致孔技術，能夠在聚乙烯醇纖維表面形成尺度及分布均可控的微孔，大大增加了纖維的比表面積，可用于改善纖維與復合材料基體的界面性能。( 2 )該方法工藝簡單、成本低廉。溶脹進入PVA纖維中的水溶性低聚物由于熔融過程中的滑壁效應趨向纖維表面分布，當初生絲經水浴冷卻時，可除去大部分水溶性低聚物，在冷、熱牽伸過程中，殘留的小部分水溶性低聚物與塑化劑將逐漸逸出至恒定，從而在纖維表面形成微孔；不需要另外增加加工程序來除去水溶性低聚物，工藝簡單，處理效率高。( 3 )該方法制得的聚乙烯醇纖維表面微孔尺寸、分布可控。形成的微孔的尺度大小及分布密度可以通過水溶性低聚物的用量及冷、熱牽伸倍數來靈活調節，是豐富纖維表面微孔狀態的重要手段，可滿足纖維應用過程中的多種需求?！揪唧w實施方式】下面結合【具體實施方式】，進一步闡述本專利技術。應理解，這些實施例僅用于說明本專利技術而不用于限制本專利技術的范圍。此外應理解，在閱讀了本專利技術的內容之后，本領域技術人員可以對本專利技術作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。對比例I向100份含有30%丙三醇的水溶本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種表面微孔化的高強高模聚乙烯醇纖維，其特征在于：由復合塑化劑、水溶性低聚物和聚乙烯醇樹脂制成。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：陽知乾，劉加平，劉建忠，徐德根，周華新，呂進，崔鞏，李長風，趙華磊，
申請(專利權)人：江蘇博特新材料有限公司，江蘇蘇博特新材料股份有限公司，江蘇省建筑科學研究院有限公司，姜堰市博特新材料有限公司，
類型：發明
國別省市：