一种弹性聚氯乙烯纤维的制备方法

技术领域

本发明属于纺织技术领域，具体涉及一种弹性聚氯乙烯纤维的制备方法。

背景技术

聚氯乙烯纤维是由聚氯乙烯或其共聚物制得的一种合成纤维，是含氯纤维的主要品种之一，简称氯纶。氯纶原料来源广泛，且其价格便宜、弹性好、热塑性好、电绝缘性好、稳定性好、耐磨、有较高强度等优点，但是目前很难找到一种PVC的加工方法使得PVC纤维成型稳定并达到高效生产。

常见的方法有熔喷纺丝法，该方法通过加热聚氯乙烯树脂来熔化聚氯乙烯树脂，当温度达到一定程度变成熔体，从喷丝头挤出，得到聚氯乙烯纤维。熔融纺丝成型方法具有连续化、效率高的优点，熔融纺丝成型的纤维质量均一、纤维本身性能较好。但由于加工过程必须加入一定量的加工助剂如小分子增塑剂、稳定剂等，这些大量添加的增塑剂和稳定剂导致制品出现新的问题，即生产得到的聚氯乙烯纤维在使用过程中易出现加工助剂的小分子迁移，不仅会导致聚氯乙烯纤维制品使用性能下降，影响制品的强度，增塑剂在人体体内的积累会对人体造成伤害。

传统的聚氯乙烯生产主要通过湿法纺丝完成，但其溶剂和凝固浴以及设备问题，会使得其制备聚氯乙烯纤维时存在一定问题：强度不均匀、光泽不均一，可纺性差，生产效率低。

名称为Preparation and characterization of chlorinated polyvinylchloride porous fiber文章提供了一种氯化聚氯乙烯纤维的湿法纺丝制备方法，此工艺中唯一凝固浴为水，并没有使纤维在凝固浴成型中更进一步加大自身强力，由此制备的氯化聚氯乙烯纤维为多孔纤维，强度和弹性均不佳。

发明内容

发明目的：针对现有技术的不足，本发明的第一个目的是提供一种弹性聚氯乙烯纤维的制备方法；该方法可以通过改变溶剂的种类及配比以及凝固浴的选择来改变纤维性能，并能够使制品在使用过程中有较高的强度与弹性。

本发明的第二个目的是提供前述方法制备得到的弹性聚氯乙烯纤维。

技术方案：为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种弹性聚氯乙烯纤维的制备方法、通过以下步骤实现：

步骤(1)、将聚氯乙烯树脂溶解于溶剂中形成纺丝液；

步骤(2)、将步骤(1)所得纺丝液倒入溶解釜通过计量泵经螺杆带动，匀速流入湿法纺丝机喷丝孔并经过第一道凝固浴成纤维束；

步骤(3)、将步骤(2)中的聚氯乙烯纤维丝束经过第二道凝固浴中并牵伸；

步骤(4)、将步骤(3)中所得的聚氯乙烯纤维丝束去离子水处理后进一步拉伸，获得尺寸稳定的弹性聚氯乙烯纤维。

作为本申请的优选技术方案，所述步骤(1)中，所述溶剂选自二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、乙酸异丙酯、四氢呋喃和丙二醇中的两种、三种或四种，按比例混合。

作为本申请的优选技术方案，所述步骤(1)中，溶解温度为20-80℃。

作为本申请的优选技术方案，所述步骤(1)中，纺丝液质量比浓度为5％～50％。

作为本申请的优选技术方案，所述步骤(2)中，溶解釜温度为20-80℃，计量泵温度为20-80℃；螺杆转速为5-50rpm，纺丝速度为5-50r/min。

作为本申请的优选技术方案，所述步骤(2)中，第一道凝固浴选自二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、水中的两种或三种，按比例混合形成，凝固浴温度为20-90℃。

作为本申请的优选技术方案，所述步骤(3)中，第二道凝固浴选自二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、水中的任两种，按比例混合形成；凝固浴温度为20-90℃；第二道牵伸速度为30-200rpm。

作为本申请的优选技术方案，所述步骤(4)中，去离子水处理后牵伸倍数为2-8倍。

作为本申请的优选技术方案，所述的聚氯乙烯树脂平均聚合度为600-1500。

本发明的发明点在于，(1)溶剂的选取：通过二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、乙酸异丙酯、四氢呋喃和丙二醇中的两种、三种或四种以一定比例混合成溶剂对PVC树脂进行溶解处理，得到均匀的纺丝液；(2)第一道凝固浴的选取：二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、水中任选两种或三种作为凝固浴；第二道凝固浴的选取：二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、水中的任两种，使其通过凝固浴后能形成表面均一且强度较高的聚氯乙烯纤维束。

本发明的有益效果是：通过本发明制备得到的弹性聚氯乙烯纤维一方面由于物理交联作用降低纤维的收缩率，另一方面由于凝固浴的作用使得纤维表面均一，有效避免制品在使用过程中发生小分子迁移，进一步降低纤维收缩性、提高尺寸稳定性，同时纤维光泽度提升。本发明工艺方法简单，节约成本，可以实现连续高效生产。

附图说明

图1为本发明实施例1制备的弹性聚氯乙烯纤维表面电镜图；

图2为本发明对比例1制备的弹性聚氯乙烯纤维表面电镜图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以使本领域的技术人员能够更好的理解本发明的优点和特征，从而对本发明的保护范围做出更为清楚的界定。本发明所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

本发明的原料如下：聚氯乙烯树脂粉，平均聚合度1000，二甲基乙酰胺(DMF)、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)、乙酸异丙酯、丙酮。

实施例1

一种弹性聚氯乙烯纤维的制备方法，包括以下步骤：

第一步：将二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺按体积比3：3：4配制溶解液300ml，密封静置60min。

第二步：将50g聚氯乙烯树脂粉缓缓倒入溶解液中，水浴加热搅拌3h直至其完全溶解形成均一的纺丝液。

第三步：将溶解釜和料釜的温度设定为40℃，计量泵温度为40℃，挤出速度为12rpm。

第四步：将纺丝液倒入溶解釜，通过喷丝孔喷出的丝束经过第一道温度为40℃的水与二甲基乙酰胺与二甲基甲酰胺的凝固浴(凝固浴体积比为5：3：2)，第一道牵伸速度为24rpm。

第五步：将丝束经过第二道温度为45℃的凝固浴水，第二道牵伸速度为72rpm，并完成收丝。

第六步：将已收卷的丝束经过1.5倍的牵伸处理，然后用去离子水水处理，水洗处理时间为12min，风干后得到成品弹性聚氯乙烯纤维。

实施例2

一种弹性聚氯乙烯纤维的制备方法，包括以下步骤：

第一步：将二甲基亚砜、二甲基甲酰胺按体积比4：1配制溶解液300ml，密封静置60min。

第二步：将50g聚氯乙烯树脂粉缓缓倒入溶解液中，水浴加热搅拌3h直至其完全溶解形成均一的纺丝液。

第三步：将溶解釜和料釜的温度设定为50℃，计量泵温度为50℃，挤出速度为16rpm。

第四步：将纺丝液倒入溶解釜，通过喷丝孔喷出的丝束经过第一道温度为40℃的水与二甲基甲酰胺的凝固浴(凝固浴体积比为1：1)，第一道牵伸速度为32rpm。

第五步：将丝束经过第二道温度为65℃的凝固浴水，第二道牵伸速度为80rpm，并完成收丝。

第六步：将已收卷的丝束经过1.2倍的牵伸处理，然后用去离子水水处理，水洗处理时间为20min，风干后得到成品聚氯乙烯纤维。

对比例1

一种弹性聚氯乙烯纤维的制备方法，包括以下步骤：

第一步：取乙酸异丙酯配制溶解液300ml，密封静置60min。

第二步：将50g聚氯乙烯树脂粉缓缓倒入溶解液中，水浴加热搅拌6h直至其完全溶解形成均一的纺丝液。

第三步：将溶解釜和料釜的温度设定为40℃，计量泵温度为40℃挤出速度为14rpm。

第四步：将纺丝液倒入溶解釜，通过喷丝孔喷出的丝束经过第一道温度为30℃的凝固浴水，第一道牵伸速度为28rpm。

第五步：将丝束经过第二道温度为65℃的凝固浴水，第二道牵伸速度为60rpm，并完成收丝。

第六步：将已收卷的丝束经过1.1倍的牵伸处理，然后用去离子水水处理，水洗处理时间为20min，风干后得到成品弹性聚氯乙烯纤维。

对比例2

一种弹性聚氯乙烯纤维的制备方法，包括以下步骤：

第一步：取丙酮配制溶解液300ml，密封静置60min。

第二步：将50g聚氯乙烯树脂粉缓缓倒入溶解液中，水浴加热搅拌1h直至其完全溶解形成均一的纺丝液。

第三步：将溶解釜和料釜的温度设定为50℃，计量泵温度为60℃挤出速度为18rpm。

第四步：将纺丝液倒入溶解釜，通过喷丝孔喷出的丝束经过第一道温度为40℃的凝固浴水，第一道牵伸速度为36rpm。

第五步：将丝束经过第二道温度为90℃的凝固浴水，第二道牵伸速度为54rpm，并完成收丝。

第六步：将已收卷的丝束经过1.3倍的牵伸处理，然后用去离子水水处理，水洗处理时间为20min，风干后得到成品聚氯乙烯纤维。

图1为本发明实施例1制备的弹性聚氯乙烯纤维表面电镜图；图2为本发明对比例1制备的弹性聚氯乙烯纤维表面电镜图。下表为本发明各实施例与对比例纤维参数表：

表1本发明各实施例与对比例纤维参数表

通过本发明制备得到的弹性聚氯乙烯纤维一方面由于物理交联作用降低纤维的收缩率，另一方面由于凝固浴的作用使得纤维表面均一，有效避免制品在使用过程中发生小分子迁移，进一步降低纤维收缩性、提高尺寸稳定性，同时纤维光泽度提升。本发明工艺方法简单，节约成本，可以实现连续高效生产。