水溶性聚乙烯醇纖維

水溶性聚乙烯醇纖維是一種功能性差別化纖維。它不僅具有理想的水溶溫度、強度和伸度，有良好的耐酸、耐鹼、耐乾熱性能，而且溶於水後無味、無毒，水溶液呈無色透明狀，在較短的時間內能自然分解，對環境不產生任何污染，是優良的綠色環保產品。

早在20世紀30年代．最初被開發出來的聚乙烯醇纖維，就是利用它能溶於水這個特點，在德國試製成醫用手術用紗和外科縫合線。在第二次世界大戰中，美國用聚乙烯醇纖維製成敷設水雷用的降落傘。20世紀50年代末，日本的水溶性纖維產量已占聚乙烯醇纖維總產量的20% ，近20年日本在該領域的開發套用處於世界領先，可樂麗公司於1996年首次得到完全不用水的、無污染方法生產的水溶性聚乙烯醇纖維。

基本介紹

• 中文名：水溶性聚乙烯醇纖維
• 外文名：Water-soluble polyvinyl alcohol fiber
• 特點：強度高、水溶性好、耐酸、耐鹼
• 類別：功能高分子
• 套用：醫療衛生、軍事、工業生產
• 理論基礎：高分子物理化學

水溶性聚乙烯醇纖維的原料

普通聚乙烯醇具有較高的聚合度和醇解度，在柔性主鏈上含有大量羥基，分子間和分子內形成大量氫鍵，物理交聯點多，密度高．導致聚乙烯醇纖維結晶度高，不利於水分子的滲入。若提高水溶性必須減弱大分子間的親和力，其一般方法有降低羥基含量和增加羥基間的距離兩種。聚乙烯醇隨著聚合度的增加，纖維疏水性增加，水溶溫度相應提高i所以，採用低聚合度的聚乙烯醇進行紡絲，可得到水溶溫度較低的纖維。但聚合度降低，可紡性變差。日本專利中使用低聚合度(小於800)組分與高聚合度(大於1000)組分進行混合紡絲．製得的纖維可紡性及水溶性都比較理想。

聚乙烯醇的醇解度對纖維水溶性的影響也很大。殘餘乙醯基將妨礙大分子的緊密排列，使結品性變差，水溶溫度降低。但是，殘餘乙醯基的存在，會影響初生纖維的托伸性能，使斷絲、毛絲增多，還會影響纖維著色，因此水溶性聚乙烯醇的醇解度應有一適當水平。另外，還可以引入共聚組分，改變聚乙烯醇分子鏈的化學結構和規整度，降低分子問、分子內羥基作用。以提高其水溶性。如將醋酸乙烯酯等乙烯酯類單體和具有能產生羧酸及內酯環的單體(如丙烯醯胺)共聚得到乙烯酯類聚合物，在甲醇或二甲基亞碸(DMSO)溶液中皂化，可以得到改性聚乙烯醇。

水溶性聚乙烯醇纖維的製備方法

1、濕法紡絲

濕法紡絲以水為溶劑，芒硝溶液為凝固浴，選擇合適的聚合度和醇解度的聚乙烯醇，以適宜的工藝條件，可製得水溶溫度較高的水溶性纖維。此法的優點是產量高、成本低。其缺點是：藝難度大，難以生產不含Na2SO4。而能溶於80℃以下水中的聚乙烯醇纖維，我國多採用濕法紡絲工藝生產水溶溫度在70～90℃的水溶性聚乙烯醇纖維，對於不能水洗的水溶性聚乙烯醇纖維也可採用有機溶劑進行濕法紡絲，、專利中介紹使用聚合度為1700、醇解度為95%的聚乙烯醇，溶劑為二甲基亞碸(DMSO)，在質量比為75/5的甲醇/DMSO的混合物中凝固成形，可製得低於45℃的水溶性聚乙烯醇纖維。

2、乾法紡絲

將高濃度的聚乙烯醇溶液噴人熱空氣中，使溶劑蒸發而凝固成絲．再經乾熱牽伸、熱處理而得到水溶性聚乙烯醇纖維。此法的優點是紡絲工藝簡單。適宜於生產多品種的水溶性聚乙烯醇長絲，特別適宜生產常溫水溶性聚乙烯醇纖維。但此法產量低、成本高。

3、半熔融紡絲

聚乙烯醇的熔點與其分解溫度非常接近，不能直接進行熔紡，可以採用增塑熔融紡絲．若加入一定量的水使聚乙烯醇增塑，而後在120～150℃下使其成為半熔化狀態，以很大的壓力從噴絲頭中壓力，接著在空氣中冷卻凝固。有人曾用甘油增塑的PVA-799製得30℃水溶性的聚乙烯醇纖維。

4、硼酸凝膠紡絲

將添加了硼酸的聚乙烯醇凝膠液細流，在NaOH和Na₂SO₄凝固浴中進行成形、交聯。交聯的纖維在濕熱條件下經拉伸、中和水洗、乾燥、乾熱拉伸、熱處理而製得。纖維中的交聯可使其在中等濕度的大氣中具有較好的穩定性，而在水中將很快發生水解而脫開，因此對其水溶性不發生影響。

5、凍膠紡絲

日本可樂麗公司最新開發的新型凍膠絲方法是用溶解性能相當好的有機溶劑溶解聚乙烯醇作為紡絲原液，從噴絲孔擠出的細流在含有有機溶劑的凝固液中，迅速冷卻成凝膠狀，使原液細流在溶劑被除去之前即形成穩定的結構。這種方法可得到低醇解度、高強力、低收縮、不易發生粘連的聚乙烯醇纖維。該方法的特點是在整個流程中無水存在且在一個封閉系統中完成，體系中溶液被完全回收循環利用，無廢液排出，不污染環境。可樂麗公司已使用此法成功地生產了新型水溶性聚乙烯醇纖維K-II ，其水溶溫度在0~ 100℃。

水溶纖維的開發

1、工藝路線的選擇

水溶纖維的工藝路線有兩種，一是乾法紡絲，二是濕法紡絲。乾法紡絲的特點是工藝流程短、水溶溫度低、產品質量好，但產量低、生產成本高。濕法紡絲的特點是工藝流程長、產量高、生產成本低。可以通過維綸生產線為基礎，對後整理部分的設備稍作改造，採用濕法紡絲工藝路線開發了水溶纖維，取得了成功。

2、原材料

水溶纖維的原材料為聚乙烯醇。在擁有年產2萬噸的聚乙烯醇生產線的工廠中，利用聚合度為1700～1800的聚乙烯醇可以開發90℃左右水溶的纖維。

3、工藝過程

水溶纖維的工藝過程主要是由原液製備、紡絲、熱處理、後整理三大工序組成，工藝流程見圖：

水溶性纖維的流程示意圖

水溶性聚乙烯醇纖維的套用

把水溶性聚乙烯醇纖維作為中間纖維與其他纖維混紡，紡織加工後溶出水溶性聚乙烯醇纖維，可以製得高支、輕薄的高檔純毛面料，高檔麻織品；水溶性聚乙烯醇纖維可用於織物經紗上漿，具有上漿均勻、化學結構穩定、耐腐蝕性好、工藝簡單易行等優點；用水溶性聚乙烯醇纖維作緯紗織造後在熱水中溶去緯紗，製成無緯毛毯；水溶性非織造布可以作為服裝行業繡花的基布，加工完後在熱水中處理掉非織造布，即可保留繡制的花型。