聚乙烯醇的熔融纺丝

聚乙烯醇湿法纺丝实验一、实验目的聚乙烯醇（PVA）纤维的常规产品是聚乙烯醇缩甲醛纤维，国内简称维纶。

聚乙烯醇纤维的生产过程是一个典型的湿法纺丝过程。

聚乙烯醇采用水为溶剂、以硫酸钠水溶液为凝固剂。

便于学生操作。

聚乙烯醇湿法纺丝综合实验拟达到以下目的：1.了解化学纤维湿法纺丝的工艺过程；2.掌握聚乙烯醇湿法纺丝的基本原理、主要工艺参数的控制；3.初步掌握湿法纺丝的基本操作技能。

二、实验原理PVA使用前要进行水洗，其目的是为了降低PVA物料中醋酸钠含量，使之不超过0.05％～0.2％，否则将使纤维在热处理时发生碱性着色。

通过水洗，还可以除去物料中一部分相对分子质量过低的PVA，改善其相对分子质量的多分散性。

另外，水洗过程中，PVA 发生适度膨润，有利于溶解。

从喷丝孔喷出的PVA原液细流进入硫酸钠水溶液组成的凝固浴，随着细流中水分的不断向外扩散，凝固层逐渐增厚，形成皮层。

同时，凝固浴中的硫酸钠也透过皮层进入细流内部，即发生双扩散现象。

当原液细流中的硫酸钠含量达到使细流中剩余PVA水溶液完全凝固所需的临界浓度时，这部分尚未凝固的原液会迅速全部固化，形成空隙较多、结构疏松的芯层。

拉伸过程中，纤维大分子在外力作用下沿纤维轴向择优排列，取向度和结晶度都有明显提高。

初生纤维的拉伸一般是在不同介质中分段进行的。

初生纤维一般要经过导丝盘拉伸、湿热拉伸、干热拉伸。

PVA纤维在热处理中，在除去剩余水分和大分子间形成氢键的同时，纤维的结晶度可达60％左右。

随着结晶度的提高，纤维中大分子的自由羟基减少，耐热水性即水中软化点得到提高，使纤维能够承受后续的缩醛化处理。

为了改进纤维的耐热水性，还需要对纤维进行缩醛化处理。

PVA大分子上的羟基与甲醛作用，使羟基封闭的反应。

聚乙烯醇缩甲醛纤维有较好的耐热水性，在水中的软化点达到110～115℃。

缩醛化反应中，甲醛与PVA大分子上的羟基主要发生分子内缩合：三、实验原料和设备1. 实验中使用的PVA为纤维级，平均聚合度1750±50。

聚乙烯醇及其纳米复合材料7.1 概述聚乙烯醇[poly（vinyl alcohol），PVA]是由醋酸乙烯（PVAC）皂化而成的，是目前发现的唯一具有水溶性的聚合物。

它是一种无色、无毒、高阻隔、可生物降解的水溶性有机高分子聚合物。

事实上，PVA是聚醋酸乙烯酯的精炼产物，因为其最为常见的制备工艺是在碱性催化剂，如氢氧化钠等存在的情况下通过水解（醇解）用羟基代替醋酸酯基而得。

水解程度决定了残存乙酰基的量，这进而影响PVA的黏度特性。

PVA只以聚合物的形式存在，还没有分离出单体。

PVA具有优良的综合性能，力学性能和耐热性能远优于聚烯烃，与工程塑料聚酰胺、聚碳酸酯等相当，阻隔性能优异。

PVA有很多种工业应用，可以用在医疗、建筑、包装等领域。

PVA是重要的可由煤、天然气等非石油路线大规模工业化生产的高分子材料，近年来发展十分迅速。

我国PVA产能由2008年的66万t增加到2012年的120万t，居世界第一。

7.2 PVA的合成PVA是由聚醋酸乙烯酯水解而得到的，其合成与分子式如图7-1所示。

聚合度的高低决定了其相对分子质量的大小和黏度高低，水解的程度也反映了由聚醋酸乙烯酯到PVA的转变程度。

部分水解得到的PVA的T g为58℃，T m为180℃；完全水解得到的PVA T g和T m则分别为85℃和230℃。

图7-1 PVA的分子结构7.3 PVA的性能PVA分子结构中含有大量的羟基，分子链为锯齿形直链状，结构规整，分子内或分子间均易形成较强的氢键，结晶度高，因此具有独特的性能。

1.吸湿性PVA是易吸潮的高分子材料，其粉末原料的吸湿性较加工成膜的差，但成膜过程中使用的增塑剂通常会增加其吸湿性。

虽有高吸湿性，但其薄膜在高湿度下仍保持不粘和干燥。

2.热稳定性PVA在170℃以上会软化而不熔，在有氧存在的条件下其热稳定性极差，加热时色泽由浅变深，直至分解。

其分解温度为180℃，在真空中为200℃。

3.气体阻隔性PVA对许多气体都有很高的阻隔性能，如氧气、二氧化碳、氢气、氦气和硫化氢气体。

纤维的熔融纺丝H2H2C6H4摘要：聚对苯二甲酸乙二醇酯化学式为-[OC-C OCO CO]-，简称PET，为高分子聚合物，由对苯二甲酸乙二醇酯发生脱水缩合反应而来。

对苯二甲酸乙二醇酯是由对苯二甲酸和乙二醇发生酯化反应所得。

本文对PET的生产进行了详细的概述，包括其原料组成、常用催化剂以及聚合酯化的各种方法和操作流程,同时介绍了涤纶的制备方法和工艺流程，包括纺丝中各组件的作用和控制要点。

关键词：涤纶二步纺聚对苯二甲酸乙二醇酯对苯二甲酸乙二醇1 引言纤维成形过程包括液体纺丝及液体细流的冷却固化过程。

纺丝成形的方法较多，目前工业生产上主要采用熔法、干法及湿法。

这三种方法的纺丝及冷却固化过程的基本原理虽有相同之点，但各有其特点。

（1）熔法纺丝熔法纺丝是很早就实现了工业化的纺丝法，无论从纺丝原理到生产实际过程都是很成熟的方法。

聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚烯烃类纤维等均用此法生产。

熔法纺丝是在熔融纺丝机中进行的。

聚合物颗粒加入纺丝机后，受热熔融而成为熔体。

此熔体通过纺丝泵打入喷丝头，在一定的压力下熔体通过喷丝头的小孔流出，形成液体细流。

细流在纺丝通道流出时同空气接触，进行热交换冷却固化成为初生纤维。

纺丝中丝线的粗细及根数受到通道冷却速度的限制，所以纺丝的速度也受冷却速度的限制，一般可达1000～1500米／分。

如果采取措施，能强化冷却固化过程，改进通道的冷却条件，纺丝的速度可提高到4000～5000米／分。

纺成的丝线越粗，成形速度就越低。

熔体成形法所制得的纤维的纤度为0.25～20特，（注：9旦为1特）要形成更细的纤维将会增加成形的不稳定性，并降低生产能力。

如形成太粗的纤丝则传热困难，并将增加通道的长度。

如果用软化聚合物的方法成形，由于熔体的粘度太大，不可能将熔体从直径很小的喷丝孔中压出，所以不能生产很细的丝线。

在熔法及软化聚合物法制成纤度大的单丝时为了强化冷却过程，可以采用冷却浴（水浴及水溶液的方法）进行冷却。