聚乙烯醇(PVA)新纤维研究与应用进展
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聚乙烯醇 PVA 的用途和应用【新海湾-徐江】聚乙烯醇(简称PVA)外观为白色粉末,是一种用途相当广泛的水溶性高分子聚合物,性能介于塑料和橡胶之间,它的用途可分为纤维和非纤维两大用途。
由于PVA具有独特的强力粘接性、皮膜柔韧性、平滑性、耐油性、耐溶剂性、保护胶体性、气体阻绝性、耐磨性以及经特殊处理具有的耐水性,因此除了作纤维原料外,还被大量用于生产涂料、粘合剂、纸品加工剂、乳化剂、分散剂、薄膜等产品,应用范围遍及纺织、食品、医药、建筑、木材加工、造纸、印刷、农业、钢铁、高分子化工等行业。
产品性能:聚乙烯醇树脂系列产品系白色固体,外型分絮状、颗粒状、粉状三种;无毒无味、无污染,可在80--90℃水中溶解。
其水溶液有很好的粘接性和成膜性;能耐油类、润滑剂和烃类等大多数有机溶剂;具有长链多元醇酯化、醚化、缩醛化等化学性质。
产品用途:主要用于纺织行业经纱浆料、织物整理剂、维尼纶纤维原料;建筑装潢行业107胶、内外墙涂料、粘合剂;化工行业用作聚合乳化剂、分散剂及聚乙烯醇缩甲醛、缩乙醛、缩丁醛树脂;造纸行业用作纸品粘合剂;农业方面用于土壤改良剂、农药粘附增效剂和聚乙烯醇薄膜;还可用于日用化妆品及高频淬火剂等方面。
使用方法:聚乙烯醇树脂系列产品均可以在95℃以下的热水中溶解,但由于聚合度、醇解度高低的不同,醇解方式等不同在溶解时间、温度上有一定的差异,因此在使用不同品牌聚乙烯醇树脂时,溶解方法和时间需要进行摸索。
溶解时,可边搅拌边将本品缓缓加入20℃左右的冷水中充分溶胀、分散和挥发性物资的逸出(切勿在40℃以上的水中加入该产品直接进行溶解,以避免出现包状和皮溶内生现象),而后升温到95℃左右加速溶解,并保温2~小时,直到溶液不再含有微小颗粒,再经过28目不锈钢过滤杂质后,即可备用。
搅拌速度 70~100转/分,升温时,可采用夹套、水浴等间接加热方式,也可采用水蒸汽直接加热;但是,不可用明火直接加热,以免局部过热而分解,若没有搅拌机,可用蒸汽以切线方向吹入的方法,进行溶解。
第1篇聚乙烯醇的应用摘要:聚乙烯醇(PVA)是一种重要的合成高分子材料,具有优良的物理化学性能,广泛应用于各个领域。
本文介绍了聚乙烯醇的合成方法、结构特点、性质及其在各个领域的应用,旨在为聚乙烯醇的研究和开发提供参考。
关键词:聚乙烯醇;合成;结构;性质;应用一、引言聚乙烯醇(PVA)是一种具有广泛用途的高分子材料,是由聚乙烯醇单体通过醇解反应得到的。
聚乙烯醇具有良好的溶解性、成膜性、生物相容性、可生物降解性等特性,因此在纺织、化工、医药、食品、建筑、环保等领域具有广泛的应用。
本文将详细介绍聚乙烯醇的合成方法、结构特点、性质及其在各个领域的应用。
二、聚乙烯醇的合成方法1. 醇解法:醇解法是聚乙烯醇合成的主要方法,通过将聚乙烯醇单体与醇解剂(如氢氧化钠、氢氧化钾等)反应,生成聚乙烯醇。
2. 烯醇聚合法:烯醇聚合法是另一种合成聚乙烯醇的方法,通过将聚乙烯醇单体在催化剂的作用下进行聚合反应,生成聚乙烯醇。
三、聚乙烯醇的结构特点1. 聚乙烯醇分子链上含有大量的羟基,使其具有良好的溶解性和成膜性。
2. 聚乙烯醇分子链的长度、分子量及其分布对聚乙烯醇的性能有较大影响。
3. 聚乙烯醇分子链的结晶度较低,有利于其在不同领域的应用。
四、聚乙烯醇的性质1. 溶解性:聚乙烯醇具有良好的溶解性,可在水、醇、酮等溶剂中溶解。
2. 成膜性:聚乙烯醇具有良好的成膜性,可制备薄膜、纤维等。
3. 生物相容性:聚乙烯醇具有良好的生物相容性,可应用于医用材料。
4. 可生物降解性:聚乙烯醇可生物降解,具有良好的环保性能。
5. 耐热性:聚乙烯醇具有一定的耐热性,可在一定温度下使用。
6. 耐化学性:聚乙烯醇具有良好的耐化学性,可应用于化工领域。
五、聚乙烯醇的应用1. 纺织领域:聚乙烯醇可用于制备纤维、薄膜、非织造布等,具有良好的柔软性、透气性、保暖性。
2. 化工领域:聚乙烯醇可用于制备胶粘剂、涂料、水处理剂等,具有良好的粘接性、耐水性、耐腐蚀性。
二甲基亚砜干湿法制备高强度聚乙烯醇纤维的研究二甲基亚砜(DMSO)是一种无色透明、易燃的有机化合物,具有优良的溶解性和热稳定性,在合成纤维、医药和化妆品等领域具有广泛的应用。
高强度聚乙烯醇(PVA)纤维是一种优质纤维材料,具有良好的拉伸性能和抗拉强度,广泛应用于纺织品、医疗材料等领域。
本研究旨在探索用DMSO干湿法制备高强度PVA纤维的工艺,并优化制备参数,以获得性能良好的PVA纤维。
首先,我们使用不同浓度的PVA溶液,在DMSO中进行溶解,得到PVA/DMSO混合溶液。
然后,将混合溶液注入到温度控制的模具中,在干燥和加热过程中,DMSO挥发,PVA分子重新排列形成纤维结构。
最后,将得到的PVA纤维进行拉伸测试,评价其力学性能。
在实验过程中,我们发现PVA溶液浓度对PVA纤维的性能有显著影响。
随着PVA溶液浓度的增加,PVA纤维的拉伸强度和模量逐渐增加,但伸长率减小。
这是因为PVA分子在高浓度下易形成结晶结构,增强了纤维的机械性能。
另外,我们还发现干燥和加热过程中的温度和时间对PVA纤维的形成和性能也有较大影响。
适中的温度和时间可以促进DMSO的挥发和PVA分子的排列,形成结晶结构的PVA纤维。
通过优化制备参数,我们最终得到了性能良好的PVA纤维。
经拉伸测试,得到的PVA纤维拉伸强度达到了XMPa,模量为YMPa,伸长率为Z%。
这些性能表现表明,采用DMSO干湿法制备的PVA纤维具有较高的力学性能,可以满足纺织品和医疗材料等领域的使用要求。
总的来说,本研究成功探索了DMSO干湿法制备高强度PVA纤维的工艺,并通过优化制备参数得到了性能良好的PVA纤维样品。
未来,我们将进一步优化工艺参数,探索纳米材料改性等手段,提高PVA纤维的性能,拓展其在更广泛领域的应用。
PVA 纤维混凝土的应用研究现状引言混凝土属于脆性材料,其韧性较差。
而纤维抗拉强度较高,两者复合使用可以克服混凝土抗拉强度较低和脆性的缺点。
目前,应用到水泥混凝土内的纤维种类比较多,常用的包括碳纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯纤维、钢纤维、聚丙烯晴纤维、聚乙烯醇纤维(PVA)等。
其中PVA 纤维增强水泥基材料是目前热门课题之一。
近年来,超高韧性水泥基复合材料是比较热门的一种新型建筑材料,其实质上是通过在混凝土中加入2%的聚乙烯醇短纤维制备出一种高性能纤维增强水泥基复合材料。
这种纤维增强混凝土在受到轴向拉伸和弯曲荷载作用下会呈现出显著的应变硬化特征,并且当受力开裂后,其承载力会经历一个类似于钢筋的假应变硬化阶段,而不会像钢纤维混凝土和聚丙烯纤维混凝土那样当遭受达到极限承载力的荷载作用时会突然降低。
1 PVA 的性能特点与其他种类的纤维相比,PVA 纤维具有以下几点优势:①高抗拉强度和高弹性模量;②与矿物掺合料的相容性较好;③高亲水性,能够较好地均匀分布在水泥浆体中;④与水泥基材料的界面结合较好;⑤高耐酸碱性;⑥直径适中,可达到39 mu;m;⑦环保,无毒无害。
几种常用纤维的性能参数见表1。
由表1 可以看出,钢纤维弹性模量较高,制作工艺较复杂,生产的钢纤维直径较大,不利于普遍应用。
聚丙烯纤维的弹性模量太低,碳纤维的弹性模量较高,其极限延伸率较小,且不能弯曲。
整体上看,聚乙烯纤维性能上与PVA 接近,但是聚乙烯纤维价格较高,不适合大量应用。
2 PVA 纤维增强混凝土的力学性能钱桂枫等人研究发现,PVA 纤维的最佳掺量是0.08%~0.1%,体积掺量在此范围内可以有效改善混凝土抗折强度,且PVA 纤维的长径比越小,强度提高效果越显著。
Fukuyama 等人对PVA 纤维增强混凝土构件进行了拉mdash;压循环荷载试验,结果发现当PVA 纤维掺量为1.5%时,构件的应变可以达1.5%,试件韧性较好,且裂缝宽度小于0.2 mm。
聚乙烯醇固定化微生物新方法的研究在当前生物技术领域中,聚乙烯醇(PVA)固定化微生物的研究备受关注。
PVA是一种无毒、生物相容性高的合成聚合物,在生物医学、环境保护和食品工业等领域有着广泛的应用。
而固定化微生物技术是利用载体将微生物细胞固定化在其上,以提高微生物的稳定性和耐受性,从而增强微生物的活性和应用效果。
将PVA与微生物结合固定化有着巨大的应用前景和研究意义。
在近年来的研究中,一种新的PVA固定化微生物方法备受关注,即利用纳米技术制备PVA纳米纤维,将微生物固定化在纳米纤维上。
这一方法不仅拓展了PVA固定化微生物的载体形式,还进一步提高了微生物的固定效果和应用效果。
PVA纳米纤维具有较大的比表面积和良好的生物相容性,可以更好地提供微生物生长和代谢所需的条件,从而提高固定化效果。
固定化微生物的研究对于环境污染的治理、生物药物的生产、农业生产等领域具有重要意义。
采用PVA固定化微生物的新方法,有望为相关领域的技术创新和产品开发提供新的途径和可能性。
这一研究也需要深入探讨PVA固定化微生物在不同条件下的稳定性、活性和反应效果,以便更好地指导相关技术的应用和推广。
总结来说,聚乙烯醇固定化微生物新方法的研究具有重要的理论和应用价值,有望为生物技术领域的发展和产业化应用带来新的突破和进展。
要实现这一目标,需要加强基础研究,深化对PVA固定化微生物新方法的理解,并积极探索其在环境、医药、食品等领域的广泛应用。
在文章撰写中,非常重要的是深度和广度的讨论。
面对这个主题,我们不仅要全面介绍相关技术的发展历程、现状和前景,还需要探讨PVA固定化微生物的原理和机制、固定效果和应用效果等深层次问题。
为了更好地理解这一主题,还可以结合具体的研究案例和应用实例,进行案例分析和总结。
只有在此基础上,我们才能更全面、深刻和灵活地理解聚乙烯醇固定化微生物新方法的研究,并为相关研究和应用提供有价值的参考意见。
在写作过程中,我个人对于这个主题的理解是相当重要的。
pva研究报告根据您的要求,以下是一个关于PVA(聚乙烯醇)的1000字研究报告。
PVA(聚乙烯醇),化学上称为聚乙烯醇,是一种具有很高解溶度和可溶于水的合成聚合物。
它由乙烯醇单元通过缩聚反应形成。
PVA具有许多出色的性质,使其在许多领域中得到广泛应用。
首先,PVA是一种优良的粘合剂。
由于其溶解性和可溶性,PVA被广泛用于各种粘合剂应用中。
在纸张和纤维制造中,PVA可以用作黏合剂,可以将不同的纤维和纸张组合起来。
它也可以用于纸张涂料和胶合板的生产中,以增加其耐水性和黏附力。
其次,PVA还可以用作防腐剂。
PVA有一些抗菌和抗生物降解性能,使其成为保护木材和纸张免受真菌和昆虫侵害的理想选择。
通过涂覆或浸泡木材和纸张,可以有效延长其使用寿命。
此外,PVA还可以用于医疗应用。
由于其良好的生物相容性和溶解性,PVA常被用于药物传输系统和生物医用材料中。
例如,它可用作药物包埋剂,可以在体内缓慢释放药物。
此外,PVA还常用于眼药水、人工眼泪和软性隐形眼镜等眼科产品中。
此外,PVA还具有较强的膜形成能力,使其在纺织品和涂料工业中得到广泛应用。
PVA可以形成柔软、耐用和具有特定功能的膜。
它可以用于纺织品的涂层和增加其抗静电性能。
此外,PVA膜还可以用作食品包装材料和荧光屏保护膜。
总的来说,PVA是一种多功能的合成聚合物,具有广泛的应用前景。
它可以用作粘合剂、防腐剂、医疗材料和膜材料。
随着科学技术的不断进步,PVA在新领域中的应用也将不断扩展。
然而,需要注意的是,PVA在长期暴露在高温和湿度条件下可能会发生降解,因此在应用时需要注意环境因素的影响。
PVA纤维的研究现状与应用孙志永【摘要】公路建设中,半刚性基层材料应用最为广泛,因其强度高、刚度大、水稳性好、冰冻稳定性好、经济效益好,但是其裂缝问题日益突出,并成了该结构的主要缺陷,不仅影响了路面的美观,同时也严重影响了道路的使用性能.为了解决该问题,国内外很多学者做了大量的实验研究,尝试将聚酯纤维、剑麻纤维、玄武岩纤维等加入水泥稳定碎石中,来改善路面的各项性能,这些研究都取得了一定的效果.而在这些纤维中,PVA纤维以其高强高模、良好的亲水性和与水泥基材料的良好的粘结性能以及价廉的特点,因而在工程受到越来越多的推广作用.【期刊名称】《建材与装饰》【年(卷),期】2018(000)042【总页数】2页(P59-60)【关键词】PVA纤维;水泥基复合材料;半刚性基层【作者】孙志永【作者单位】安徽省交通控股集团有限公司安徽合肥 230000【正文语种】中文【中图分类】TS101.92引言随十三五规划以来,我国交通运输行业的迅速发展,我国的公路建设朝着更高的标准发展,其中应用最为广泛的当属半刚性基层材料。
因为水泥稳定碎石存在抗裂性能差等缺点,所以研究者们尝试在其中加入纤维,形成了纤维水泥稳定碎石基层材料。
这种方法对水泥稳定碎石基层材料的路用性能有显著地提高作用。
目前国内学者对PVA纤维在水泥稳定碎石中的应用的研究还比较少。
从PVA纤维的生产工艺,到PVA纤维增强水泥基的研究,再到研究超纤维、剑麻纤维、聚丙烯纤维、玄武岩纤维等纤维对水泥稳定碎石的改善作用,这些研究工作都为PVA纤维增强水泥稳定碎石材料的研究打下了强有力的基础,为后续的研究工作提供了支撑和借鉴意义。
1 PVA纤维在水泥稳定碎石中的发展阶段1.1 PVA纤维在国外的相关研究与应用关于国外众多国家对PVA-ECC的研究,其中以日本学者的研究最为丰富。
日本可乐丽公司的试验结果表明:PVA具有比钢筋更好地与水泥的粘结性,而且PVA纤维还具有分散性好、耐碱性好等特性。
国内外高性能聚乙烯醇纤维技术进展目前,柔性链聚合物所制成的高强度高模量纤维的典型代表为超高相对分子质量聚乙烯(UHMW-PE)纤维、超高相对分子质量聚乙烯醇(UHMW-PVA)纤维。
目前,制得PVA纤维的最高模量为115GPa,但迄今为止商用PVA纤维的最高强度仅为2.5GPa左右。
PVA可以形成分子内和分子间氢键,使其熔点高达245℃,高于PE纤维。
PVA要达到100GPa的高模量,仅需20倍的超拉伸,而PE纤维则需要200-300倍的超拉伸。
作为理想的石棉、玻璃纤维取代品以及在国防军工中的防弹材料的应用,高强高模的PVA纤维的技术发展很快,其经济效益与社会效益正在被不断的发掘之中。
目前,国内外开发高强高模PVA纤维主要从以下三方面进行:制备UHMW-PVA;制备高立构规整度的PVA;利用新型纺丝工艺技术制备高性能的PVA纤维。
高性能PVA纤维的强度在很大程度上依赖于其相对分子质量的大小,聚合度越大,其纤维的强度就越大。
目前,由超导氧化物和PVA混合物制备超导纤维用的PVA纤维材料需要平均聚合度为(3.3-12.1)×10(3-上标),若小于2.45×103或者大于16×103则不能用于纺丝。
而常规方法由醋酸乙烯(VAC)经自由基聚合方法制得的PVA聚合度不高。
目前,制备PVA的工艺方法主要是采用自由基聚合。
自由基聚合中影响聚合度的因素主要有引发剂的种类及用量、聚合温度、实施方法等。
采用光引发、辐射引发、氧化还原引发体系和偶氮二异庚腈(ADMVN)低温高活性引发剂制备高相对分子质量的PVA中,光引发、辐射引发制得的PVA的平均聚合度最高,一般都能超出10×103,而氧化还原体系和其它低温引发剂引发的产物的平均聚合度在(3-10)×103,但是辐射引发存在不易工业化,投资过大等不利条件;而氧化还原体系是引发剂体系研究最为活跃的领域,达到的平均聚合度也相对较高,工业化也比较容易,但其缺点是易使聚合产物变色,影响到最终产品在市场中的应用。
Vol 138No 11・8・化 工 新 型 材 料N EW CH EMICAL MA TERIAL S 第38卷第1期2010年1月基金项目:国家自然科学基金资助项目(50573061);四川省应用基础研究基金资助项目(07J Y0292065);成都尤耐复合材料有限公司资助项目(2008H01144)作者简介:张琳琳(1979-),女,硕士研究生,研究方向:高分子复合材料。
联系人:张志斌,教授,硕导,研究方向:高分子材料。
PVA 复合材料的研究进展张琳琳1 邵 丽1 崔园园1 冯超阳1 张志斌13 陈世龙2(1.西南交通大学生命科学与工程学院,成都610031;2.浙江凌志精细化工有限公司,杭州311305)摘 要 PVA (聚乙烯醇)是由聚醋酸乙烯酯水解而成的一种水溶性聚合物,具有强亲水性、优良的成膜性、可纺性好、并具有较好的力学性能,并且还不易受污染及突出的物理和化学稳定性,具有良好的生物降解性和生物相容性。
本文综述了PVA 在静电纺丝、相变材料和膜污染三方面的应用展开讨论。
关键词 PVA (聚乙烯醇),静电纺丝,相变材料,膜污染Progress of the study on PVA compositesZhang Linlin 1 Shao Li 1 Cui Yuanyuan 1 Feng Chaoyang 1 Zhang Zhibin 1 Chen Shilong 2(1.College of Life Science and Engineering ,Sout hwest Jiaotong University ,Chengdu 610031;2.Zhejiang Lingzhi Fine Chemicals Company Limited ,Hangzhou 311305)Abstract PVA (polyvinyl alcohol )is a kind water soluble polymers ,produced by hydrolyzing the polyvinyl ace 2tate ,it has strongly hydrophilicity ,excellent film 2forming ,good spinnability ,also good mechanical properties.It is not easily polluted by environment ,has good ability of physical ,chemical stability ,good biodegradability and the biocompati 2bility.This preview summarized three applications of PVA in the electrospinning ,the phase change materials ,membrane fouling and some discussions about these.K ey w ords PVA (polyvinyl alcohol ),electrospinning ,phase change material ,membrane fouling PVA (聚乙烯醇)是由聚醋酸乙烯酯水解而成的一种水溶性聚合物,其分子主链为碳链,每一个重复单元上含有一个羟基,由于羟基尺寸小,极性强,容易形成氢键,因此PVA 具有良好的水溶性、成膜性、黏结力和乳化性,良好的耐油脂性和耐溶剂性[1]。
聚乙烯醇(PVA)新纤维研究与应用进展赵兴 张兴祥* 张华天津工业大学功能纤维研究所, 天津(300160)摘要:回顾了PVA纤维的发展,综述了高强高模聚乙烯醇纤维、水溶性聚乙烯醇纤维、阻燃聚乙烯醇纤维、疏水性聚乙烯醇纤维等的制备方法和主要性能用途,并对聚乙烯醇纤维的发展做了展望。
关键词:高强高模 水溶性 阻燃 性能 应用1.引言我国早在50年代就有一些科研单位从事PVA和维纶的研究和开发工作,经过近半个世纪的发展,各相关企业不断采用新技术、新工艺,引进国外先进装置和改扩建,使我国PVA 及其纤维工业在产量、质量、科研、品种开发和用途开拓、节能降耗等方面都取得了很大的进展。
但在科研、品种开发和用途开拓等方面和国际先进水平还有不少差距。
聚乙烯醇(PVA)纤维的最初应用在于其性能与棉花相似,其强度、耐磨、耐晒、耐腐蚀性比棉花好,比重比棉花轻,吸湿率接近棉花。
当年,日本、朝鲜、中国等大力发展PVA 纤维的主要目的都是以解决人民的衣着问题为主[1,2]。
但是,随着使用性能更加优良的涤纶、锦纶和腈纶的崛起和后来居上,由于存在抗皱性差、尺寸不稳定、染色性差等缺点,使其在服用领域的应用受到限制。
目前,经过改性和新工艺生产的聚乙烯醇纤维越来越受到重视。
科研人员成功研制出了阻燃聚乙烯醇纤维、高强高模聚乙烯醇纤维、水溶性聚乙烯醇纤维等一批高性能的纤维新品种。
这大大提升了聚乙烯醇纤维在增强、渔业、包装等领域的使用性能并开辟了在医学及离子交换吸附等方面的应用。
聚乙烯醇纤维有了良好的发展前景。
2.高强高模聚乙烯醇纤维PVA是有潜力制得超高强纤维的柔性链聚合物之一,与根据PVA大分子主链键能理论的计算值相比,目前商品PVA纤维的最高强度仅为理论强度的10%,最高模量为理论极限值的30%[3]。
因此,寻找方法开发研究高强高模PVA纤维是可行的。
纤维断裂的微观机理,一般有分子链滑移和分子链断裂两种说法,其共同点是假设纤维中的分子链是沿纤维轴平行取向排列,应力在纤维横截面上均匀分布的。
所以,纤维的强度主要取决于纤维截面上大分子链数目、化学键能和链伸展的均匀性。
因此高分子量、分子链高度伸直取向和充分结晶,成为制造高强高模纤维的三个基本理论条件[4,5]。
2.1 高强高模PVA纤维制造方法纺丝是制造高强高模量PVA纤维的关键,因为只有结构均匀、分子间和分子内缠结少、低结晶或不结晶的初生纤维,才有好的可拉伸性,从而进行高倍拉伸,使大分子充分取向和结晶,才可制成高强高模量纤维。
高强高模PVA纤维的成型[1,4,6,7],一般可采用湿法加硼纺丝、凝胶纺丝、直接醇解纺丝、相分离纺丝、交联纺丝等工艺技术。
- 1 -湿法加硼纺丝是日本仓敷人造丝公司在20世纪60年代提出的,是较早被采用的制备高强高模PVA纤维的技术。
湿法加硼纺丝是在PVA溶液中加入硼酸作为交联剂,利用硼、钛、铜、钒等化合物,与PVA形成交联凝胶结构,从而抑制PVA分子内或分子间氢键的形成以及减少大分子缠结程度,抑制纺丝过程中大分子结晶,有利于初生纤维的后拉伸。
国内在湿法加硼纺丝工艺方面也取得了很大进展,采用该技术制得的PVA强度、模量以及断裂伸长可达10~13cN/dtex、200~400cN/dtex和4%~9%[1]。
直接醇解纺丝是用PVAc直接喷丝,在纺丝浴中醇解成PVA纤维,然后进行再醇解,中和、水洗、热处理[8]。
凝胶纺丝法是目前制备高性能PVA纤维的一种较理想且易于工业化的方法。
凝胶纺丝法是在一定温度下,将PVA与有机溶剂配成纺丝原液,纺丝进入气体介质,经冷却浴冷却为凝胶体,使初生纤维中的大分子处于低缠结状态,经萃取后进行高倍热拉伸或不经萃取进行高倍热拉伸,从而得到高强高模PVA纤维。
这种方法的优点是可以加工分子量很大的聚合物,使得到的纤维中因大分子本身末端造成的缺陷大大减少。
此法常用溶剂有:二甲基亚砜、己二醇、丙三醇、萘,冷却液为石蜡油和十氢萘等。
日本可乐丽公司将高聚合度的PVA溶解在有机溶剂配制成纺丝溶液,纺丝成形后在另一有机溶剂浴中低温骤冷固化成凝胶原丝,然后经拉伸和热处理使纤维大分子高度取向和结晶,从而制得高强度的PVA纤维,并于1997年开始试销售商品名为“Kuralon K-Ⅱ”的高强度PVA纤维,其强度约为15cN/dtex。
可乐丽公司将其这种方法称为“溶剂湿法冷却凝胶纺丝”。
国内的科研机构和厂商也在积极地探索新的纺丝工艺研究,如东华大学与上海石化股份有限公司合作进行的高强高模PVA凝胶纺丝工艺等,并取得了一定的进展[1]。
2.2 高强高模PVA纤维的应用高强高模PVA纤维(维纶)由于其良好的亲水性、粘结性和抗冲击性以及加工中易于分散等性能,在工业、建筑等领域有着广泛的应用[3,9-16]。
高强高模PVA纤维可以应用于建筑中混凝土的加强等方面,其用于增强水泥有很多优点:(1)机械性能良好,可提高建筑材料的韧性和抗冲击强度; (2)耐酸碱性好,适用于各种等级的水泥;(3)分散性好,建筑材料表面可长时间保持光滑,且无剥落现象发生;(4)水泥板和水泥砖的弯曲温度和耐寒性能;(5)用量少(如PVA用量仅为石棉的1/5),因此制品的单位重量可有效减少,操作条件明显得到改善;(6)混凝土的透气性低,可阻止补强钢筋的腐蚀,因此混凝土不易风化、不易受气候影响。
高强高模PVA纤维还可以应用在玻璃纤维的替代上。
玻璃纤维具有较高的强度和模量,因此建筑轻质材料一般采用玻璃纤维做为增强材料,但是由于其耐碱性不够理想,因此弯曲强度会随时间的延长而下降。
此外,在施工中会刺激工作人员的皮肤并影响环保。
高强高模PVA纤维因具有独特性能,可以成为玻璃纤维在建材应用中的一个比较好的替代材料。
高强高模PVA纤维还可以用于橡胶增强材料或轮胎帘子线,还可以利用其高强拉伸及耐腐蚀等特性,用于生产渔网、绳索、帆布、传送带等。
3.水溶性PVA纤维水溶性PVA纤维是维纶差别化纤维的一种。
日本是最早开发水溶纤维的国家,上个世纪- 2 -60年代就投入了工业化生产,90年代日本可乐丽公司采用“溶剂湿法冷却凝胶纺丝法”制得水溶温度范围为5~90℃的“K-II SS”聚乙烯醇水溶性纤维[17,18]。
我国开发水溶纤维最早的是北京维纶厂,产品于1985年通过鉴定。
其后各维纶厂相继开发水溶纤维。
湖南湘维有限公司于1991年开始研制水溶纤维,用聚合度l700~1800的PVA生产出90℃左右水溶的纤维,l994年通过省级鉴定,产品除内销外,还出口韩国、美国,创造了较好的经济效益[19]。
上海石化维纶厂1996年成功开发出70℃左右水溶的维纶并已开始批量生产 ,这些水溶纤维在溶解温度以下性能稳定,具有良好的白度、抱合力和抗静电性。
四川维尼纶厂与四川大学合作,采用干湿法和湿法凝胶纺丝技术制造的水溶纤维,是l0℃、50℃、60℃和70℃等系列低温水溶纤维[20]。
水溶性PVA纤维可由常规湿法纺丝法、有机溶剂湿法纺丝、干湿法纺丝、干法纺丝、半熔融法纺丝等工艺来生产[21]。
目前,水溶性PVA纤维广泛应用在造纸、非织造织物开发、用即弃产品生产等领域,如放射性尘埃防护服、手术服等。
水溶性PVA纤维也可用于传统纺织领域。
水溶纤维与羊毛混纺技术是日本可乐丽公司与国际羊毛局(IWS)在1993年共同开发利用的[22,23]。
该技术利用水溶性纤维的低温水溶性,以约10%~20%的比例和羊毛混合中进行混纺或交捻进行纺纱、织造,然后在染色、整理阶段将水溶性纤维溶解除去,其结果可以使羊毛支数提高20%左右,并增加羊毛纤维间的空隙,使羊毛织物轻量化、柔软化,更具蓬松性和保暖性。
由于PVA纤维的增强效果使羊毛的纺织生产工艺性得到提高,从而使羊毛的原料使用范围扩大。
水溶性PVA纤维还可以用于无捻织物的开发[20,22,23],可以制造无捻毛巾、浴巾、婴幼儿用品、宾馆用品、体育用品织物等。
普通织物中棉纱形成的茸毛被加捻,在后处理过程中茸毛变形、变硬致使吸水性变差。
采用将水溶性PVA纤维与其它单纱合股逆捻或包缠纱生产技术,其中用水溶性PVA纤维作为包缠纤维包缠短纤维纱条,织成织物后再溶去水溶性PVA纤维部分即可得到织物中纱线的无捻效果,这样获得的织物具有手感丰满、柔和,高吸水性等特点。
水溶性PVA纤维还可以应用于皱效应面料、桃绒毛面料、镂空面料等方面的生产。
今后还将有更多的应用领域被发掘出来,水溶性PVA纤维将获得更大的发展空间。
4.阻燃PVA纤维阻燃维纶又称维氯纶,维氯纶是阻燃PVA纤维中最主要的产品,日本于1968年试制成功,其化学名称又叫聚乙烯醇-氯乙烯接枝共聚纤维。
日本兴人公司制造的阻燃维纶商品名为柯泰伦(Cordelan)。
阻燃维纶的制造方法主要有三种[24-28],一种是先在低分子量聚乙烯醇的水溶液中,加入引发剂和氯乙烯单体,使氯乙烯在聚乙烯醇上发生接枝共聚。
反应终了可获得外观为青蓝色的半透明状液体,随后再混以适量常规聚乙烯醇的水溶液使之增稠。
用湿法进行纺丝,得到初生纤维后,经拉伸、热处理和缩醛化等加工得到成品纤维。
利用接枝共聚,然后共混制取阻燃维纶方法的优点是所得阻燃纤维具有永久性,燃烧时不熔融,纤维手感柔软,而且纤维成本低。
另一种是将聚乙烯醇和聚氯乙烯乳液混合后纺丝制备维氯纶纤维,天津纺织工学院- 3 -开展了该方面的研究工作。
再一种是在常规聚乙烯醇中添加阻燃剂,常用的阻燃剂有磷酸铵、聚磷酸铵、聚磷酰胺、溴代磷酸酯、三氧化二锑等。
另外,还可以通过对普通PVA织物进行阻燃整理来使织物获得阻燃性能。
其主要方法有两类:一类是刮胶法,常用的刮胶布主要是PVC刮胶布和PVC加阻燃剂的刮胶布;另一类是通过浸轧阻燃剂对维纶织物进行阻燃整理。
阻燃维纶具有燃烧无熔滴物,强力较高,防霉、防蛀等优点,可用于军工、消防、冶金、森林等部门。
5.研究新进展近年来,国内外聚乙烯醇纤维的研究日渐活跃,并取得了一定的成果[29-41]。
杨国成等人应用静电纺丝技术(electrospinning technique)成功制得了具有对光反应变色性质的PVA/H SiW O 超细纤维聚集体(ultrafine fiber aggregates),并研究了H SiW O 组分含量的作用、该纤维集合体的照射时间及其对光反应变色的机理。
4124041240江雷研究小组在超疏水性纳米界面材料方面的研究又取得了突破性的进展,他们利用一种双亲性的高分子聚乙烯醇为原料,制备了具有超疏水性表面的纳米纤维。
曹惠等通过凝胶纺丝获得聚乙烯醇/乙烯-乙烯醇(PVA/EVOH)纤维,经拉伸可获得不同机械性能的纤维。
另外,在PVA中加入少量的EVOH可以提高拉伸倍数,适当的PVA/EVOH配比及适当的拉伸倍数可获得机械性能较好的纤维。
四川大学徐僖等以丙烯腈与醋酸乙烯酯共聚后经水解制成丙烯腈-乙烯醇聚合物,并制成纤维。