一种高强高模聚乙烯醇纤维的熔融纺丝方法

摘要

本发明涉及一种高强高模聚乙烯醇纤维的熔融纺丝方法，包括将聚乙烯醇、水及酰胺类化合物混合均匀后进行充分溶胀步骤；将充分溶胀的聚乙烯醇加入双螺杆挤出机后，进过充分的熔融后挤出，熔体细流经过吹风冷却形成初生纤维的步骤；制得的初生纤维经热风烘箱干燥后、多级拉伸和紧张热定型后形成聚乙烯醇纤维的步骤。本发明制备的聚乙烯醇纤维的制备方法通过水分子、酰胺类化合物及聚乙烯醇分子间形成氢键复合实现了聚乙烯醇的熔融纺丝和高倍拉伸，制备力学性能优异的聚乙烯醇纤维，生产工艺简单，对环境污染小，生产成本低，采用该方法制备的聚乙烯醇纤维具有纤度可控、高强度、高模量的优点，可广泛应用于土建混凝土领域。

主权项

一种高强高模聚乙烯醇纤维的熔融纺丝方法，其特征是包括以下步骤：(1)溶胀；原料为聚乙烯醇粉末或粒料，以水为增塑剂，添加酰胺类化合物；其中聚乙烯醇原料聚合度为800～2600，醇解度为60％～99％，聚乙烯醇、水与酰胺类化合物的重量比为1:0.3～1.5:0.05～0.2；(2)熔融纺丝；将溶胀好的聚乙烯醇加入螺杆挤出机，充分熔融后，经过纺丝组件并从孔径为0.1～2mm的喷丝板中喷出，熔体细流经吹风冷却得到聚乙烯醇初生纤维；其中螺杆各区温度为：进料段70～120℃、压缩段90～170℃和计量段80～170℃，纺丝组件温度90～170℃，喷丝板温度80～150℃，初生丝纺速为10～200m/min；所述的螺杆挤出机为水汽密封型双螺杆挤出机；所述的水汽密封型双螺杆挤出机的双螺杆螺纹元件至少有螺纹元件Ⅰ、螺纹元件Ⅱ和螺纹元件Ⅲ三种组合而成；组合方式至少包含：依次为螺纹元件Ⅰ、螺纹元件Ⅱ和螺纹元件Ⅲ的至少一个循环，以及在所述循环后再接螺纹元件Ⅰ；或者组合方式包含螺纹元件Ⅰ，之后接螺纹元件Ⅱ与螺纹元件Ⅲ的至少一个循环，以及在所述循环后再接螺纹元件Ⅰ；所述的螺纹元件Ⅰ、螺纹元件Ⅱ和螺纹元件Ⅲ满足以下关系：h₂S₂＜h₁S₁＜h₃S₃；D₀₃＜D₀₁＜D₀₂；其中所述的h₁为螺纹元件Ⅰ的螺槽深度，S₁为螺纹元件Ⅰ的螺纹间距，D₀₁为螺纹元件Ⅰ的螺杆根径；h₂为螺纹元件Ⅱ的螺槽深度，S₂为螺纹元件Ⅱ的螺纹间距，D₀₂为螺纹元件Ⅱ的螺杆根径；h₃为螺纹元件Ⅲ的螺槽深度，S₃螺纹元件Ⅲ的螺纹间距，D₀₃为螺纹元件Ⅲ的螺杆根径；所述的螺纹元件主要技术参数如下：螺纹元件Ⅰ螺杆根径D₀₁≥15mm，螺槽深度h₁≥15mm，螺纹间距S₁≥10mm，螺棱宽度B₁≥10mm；其中，0.3D₀₁≤h₁≤0.6D₀₁，B₁≤S₁；螺纹元件Ⅱ螺杆根径D₀₂≥20mm，螺槽深度h₂≥10mm，螺纹间距S₂≥5mm，螺棱宽度B₂≥5mm；其中，0.1D₀₂≤h₂≤0.3D₀₂，B₂≤S₂；螺纹元件Ⅲ螺杆根径D₀₃≥10mm，螺槽深度h₃≥20mm，螺纹间距S₃≥10mm，螺棱宽度B₃≥10mm；其中，0.6D₀₃≤h₃≤2D₀₃，B₃≤S₃；(3)干燥拉伸定型；将上步制得的聚乙烯醇初生纤维经温度为80～180℃的热风烘箱干燥后，进行1～3级拉伸，在温度为110～220℃下进行紧张热定型制成聚乙烯醇纤维；所获得的聚乙烯醇纤维断裂强度≥8cN/dtex，纤度≥10D，模量≥25GPa。