《一种高强度、高模量聚乙烯醇细旦纤维的制备方法》涉及一种聚乙烯醇纤维的制备方法，具体地说是一种高强度、高模量聚乙烯醇细旦纤维的制备方法。

1.《一种高强度、高模量聚乙烯醇细旦纤维的制备方法》其特征在于包括如下步骤：

（1）纺丝原液配制

将聚合度1700-2000、醇解度≥99％的聚乙烯醇树脂12-17质量份和去离子水83-88质量份混合，在98-115℃下溶解4-6小时获得聚乙烯醇溶液，然后加入硼酸、石碳酸和聚醚类消泡剂，调节pH值至4.2-4.6，再由金属过滤器过滤后静置脱泡4-8小时，获得纺丝原液；

（2）凝固成型

将所述纺丝原液经计量泵计量后通过孔径0.065-0.09毫米的喷丝头进行喷丝，丝条在凝固浴中固化成型；

（3）湿热拉伸

将经步骤（2）凝固后的丝束进行湿热拉伸处理，所述湿热拉伸依次包括中和浴中和、湿热牵伸浴牵伸、水洗浴水洗以及油浴上油；

（4）干燥定型

将步骤（3）处理后的丝束进行干燥定型处理，获得聚乙烯醇细旦纤维；所述干燥定型依次包括一段干燥、二段干燥、预热段、延伸段、收缩段以及冷却段。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：硼酸的添加量为聚乙烯醇溶液质量的1-2wt％，石碳酸的添加量为聚乙烯醇溶液质量的0.01-0.02wt％，聚醚类消泡剂的添加量为聚乙烯醇溶液质量的0.3-0.4wt％。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：金属过滤器的过滤精度为9-11微米。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述凝固浴中含硫酸钠340-400克/升，硫酸锌10-12克/升，氢氧化钠25-40克/升，双氧水0.018-0.022克/升，亚硫酸钠0.4-0.5克/升；所述凝固浴的温度40-45℃。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述中和浴是硫酸钠和硫酸的混合水溶液，其中硫酸钠含量240-260克/升，硫酸含量30-35克/升；所述中和浴的温度48-55℃；所述湿热牵伸浴是硫酸钠和硫酸的混合水溶液，其中硫酸钠含量360-400克/升，硫酸含量30-35克/升；所述湿热牵伸浴的温度88-92℃；所述水洗浴的温度为40-44℃；所述油浴的温度为32-38℃。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：一段干燥的温度为50-60℃，干燥时间190-210秒；二段干燥的温度为80-95℃，干燥时间210-230秒；预热段的温度为160-180℃，预热时间110-130秒；延伸段的温度为210-225℃，延伸时间38-48秒；收缩段的温度为200-215℃，收缩时间30-60秒；冷却段的温度为20-50℃，冷却时间30-60秒。

聚乙烯醇（PVA）纤维因其独特的物理化学性能而广泛应用于纺织、服装面料、混凝土增强、造纸等领域，且在使用过程中无毒无害，可自然降解。

聚乙烯醇的生产方法包括熔融纺丝法和溶液纺丝法两大类，2016年前主要使用的生产方法是溶液纺丝法，而溶液纺丝法又分为湿法纺丝和干法纺丝两种，其中湿法纺丝的溶剂可以是水，也可以是有机溶剂，比如日本的可乐丽公司生产的水溶性聚乙烯醇纤维，其原液的溶剂就是甲醇，中国2016年前高强高模聚乙烯醇纤维的生产工艺主要是用水作为溶剂。

工业用聚乙烯醇纤维的制造方法已有相关发明专利：

专利CN201110238175.2就介绍了一种高强度、高模量、高熔点PVA纤维及其制造方法，该方法采用含硼凝胶湿法纺丝工艺，包括PVA纺丝原液制备、过滤、脱泡、纺丝和后处理等步骤，采用该工艺生产的聚乙烯醇纤维具备以下性能：强度≥13.5CN/dtex、模量≥320CN/dtex、初熔点≥108℃，线密度2dtex。该品种纤维可用于高端工业领域，如水泥制品、混凝土增强等。

专利CN201210144517.9介绍了一种细旦或超细旦聚乙烯醇纤维及其制备方法，该方法包括，聚乙烯醇纺丝原液的配制、纺丝原液成型得初生纤维、初生纤维的后处理等步骤，生产出的细旦纤维维线密度在0.16-1.00dtex，拉伸强度5-8cN/dtex，断裂伸长5-15％，纤维经甲醛化后水中软化点Rp值110-125℃。该品种细旦纤维可应用于服装面料领域。

造纸领域也是聚乙烯醇纤维的一个重要的应用方向，特别是在特殊造纸领域，如药品包装、证券用纸、发票用纸等领域要求聚乙烯醇纤维的线密度达到细旦级别（在中国，通常将0.9-1.4dtex的纤维成为细旦纤维；0.55-1.1dtex为微细旦纤维），且强度和模量较高。上述几种纤维产品均不能满足这个要求。

一种高强度、高模量聚乙烯醇细旦纤维的制备方法专利目的

《一种高强度、高模量聚乙烯醇细旦纤维的制备方法》旨在提供一种高强度、高模量聚乙烯醇细旦纤维的制备方法，以制备获得高强度、高模量的聚乙烯醇细旦纤维，满足不同应用领域的要求。

一种高强度、高模量聚乙烯醇细旦纤维的制备方法技术方案

《一种高强度、高模量聚乙烯醇细旦纤维的制备方法》包括如下步骤：

1、纺丝原液配制

将聚合度1700-2000、醇解度≥99％的聚乙烯醇树脂12-17质量份和去离子水83-88质量份混合，在98-115℃下溶解4-6小时获得聚乙烯醇溶液，然后加入硼酸、石碳酸和聚醚类消泡剂，用硫酸或醋酸调节pH值至4.2-4.6，再由过滤精度为9-11微米的金属过滤器过滤后静置脱泡4-8小时，获得纺丝原液；

硼酸的添加量为聚乙烯醇溶液质量的1-2wt％，石碳酸的添加量为聚乙烯醇溶液质量的0.01-0.02wt％，聚醚类消泡剂的添加量为聚乙烯醇溶液质量的0.3-0.4wt％。

2、凝固成型

将所述纺丝原液经计量泵计量后通过孔径0.065-0.09毫米的喷丝头进行喷丝，丝条在凝固浴中固化成型；

所述凝固浴中含硫酸钠340-400克/升，硫酸锌10-12克/升，氢氧化钠25-40克/升，双氧水0.018-0.022克/升，亚硫酸钠0.4-0.5克/升。所述凝固浴的温度40-45℃。

3、湿热拉伸

将经步骤2凝固后的丝束进行湿热拉伸处理，所述湿热拉伸依次包括中和浴中和、湿热牵伸浴牵伸、水洗浴水洗以及油浴上油；

所述中和浴是硫酸钠和硫酸的混合水溶液，其中硫酸钠含量240-260克/升，硫酸含量30-35克/升；所述中和浴的温度48-55℃；

所述湿热牵伸浴是硫酸钠和硫酸的混合水溶液，其中硫酸钠含量360-400克/升，硫酸含量30-35克/升；所述湿热牵伸浴的温度88-92℃；

所述水洗浴的温度为40-44℃；

所述油浴的温度为32-38℃。

4、干燥定型

将步骤3处理后的丝束进行干燥定型处理，获得聚乙烯醇细旦纤维；

所述干燥定型依次包括一段干燥、二段干燥、预热段、延伸段、收缩段以及冷却段；

一段干燥的温度为50-60℃，干燥时间190-210秒；二段干燥的温度为80-95℃，干燥时间210-230秒；预热段的温度为160-180℃，预热时间110-130秒；延伸段的温度为210-225℃，延伸时间38-48秒；收缩段的温度为200-215℃，收缩时间30-60秒；冷却段的温度为20-50℃，冷却时间30-60秒。

该发明制备得到的聚乙烯醇细旦纤维的拉伸强度≥12.5CN/dtex、弹性模量≥280CN/dtex、初熔温度≥105℃、线密度0.56-1.10dtex，断裂伸长5-8％。

该发明制备得到的聚乙烯醇细旦纤维的比表面积大，在造纸过程中仅需少量添加就可以大幅提高成纸后纤维间的氢键作用力，成纸张力大、过滤性和柔软性提高，特别是湿抗强度、断裂强度增加，在95℃热水中收缩率可控制在1.5％以下，可广泛应用于建筑覆盖层用纸、药品包装、证劵用纸及其它特殊领域。

经上述步骤生产出的高强度、高模量聚乙烯醇细旦纤维根据市场需要可选择性的对其进行卷绕和切断。

一种高强度、高模量聚乙烯醇细旦纤维的制备方法有益效果

《一种高强度、高模量聚乙烯醇细旦纤维的制备方法》的有益效果体现在：

1、在聚乙烯醇原液配制过程中加入石碳酸可以改善初生纤维截面形态，纤维截面接近圆形，便于纤维的高倍拉伸。聚醚类消泡剂的加入可以降低原液液体表面张力，提高原液脱泡效果，同时给丝束以平滑性，提高丝束分散性和成品率。

2、在凝固浴中加入双氧水和亚硫酸钠清除聚乙烯醇原液中氰根，将金属离子络合，避免金属离子聚集在喷丝小孔周围，延长了喷丝头更换周期，改善喷丝头性能，提高原液可纺性，生产稳定性大大提高。在凝固浴中加入适量的硫酸锌可以减缓初生纤维皮层的形成，最大限度的对其进行脱水，有利于后处理中的高倍拉伸。

3、该生产工艺除可生产细旦纤维外，还可稍作改动就可生产粗旦纤维、水溶纤维等多品种聚乙烯醇纤维。

4、纤维干燥时采用两段式干燥法，用比较少的能量就可以实现丝束的干燥，降低纤维的生产成本、节约能源。

• 实施例1

该实施例中高强度、高模量聚乙烯醇细旦纤维的制备方法如下：

1、纺丝原液配制

将聚合度1700、醇解度≥99％的聚乙烯醇树脂12质量份和去离子水88质量份混合，在101℃下溶解5小时获得聚乙烯醇溶液，然后加入硼酸1wt％、石碳酸0.01wt％和聚醚类消泡剂0.3wt％，用醋酸调节pH值至4.2，再由过滤精度为10微米的金属过滤器过滤后静置脱泡5小时，获得纺丝原液；

2、凝固成型

将所述纺丝原液经计量泵计量后通过孔径0.065毫米的喷丝头进行喷丝，丝条在凝固浴中固化成型；所述凝固浴中含硫酸钠340克/升，硫酸锌10克/升，氢氧化钠25克/升，双氧水0.018克/升，亚硫酸钠0.4克/升。所述凝固浴的温度42℃。

3、湿热拉伸

将经步骤2凝固后的丝束进行湿热拉伸处理，所述湿热拉伸依次包括中和浴中和、湿热牵伸浴牵伸、水洗浴水洗以及油浴上油，具体过程如下：

将凝固后的丝束置于硫酸钠含量240克/升、硫酸含量30克/升的中和浴中中和，中和浴的温度48℃；中和后的丝束在硫酸钠含量360克/升、硫酸含量30克/升的湿热牵伸浴中进行湿热牵伸，湿热牵伸浴的温度88℃；湿热牵伸后的丝束在40℃的水中进行水洗；水洗后的丝束进入32℃的油浴中进行上油。

4、干燥定型

将步骤3处理后的丝束进行干燥定型处理，所述干燥定型依次包括一段干燥、二段干燥、预热段、延伸段、收缩段以及冷却段，具体过程如下：

一段干燥的温度为60℃，干燥时间195秒；二段干燥的温度为85℃，干燥时间216秒；预热段的温度为180℃，预热时间130秒；延伸段的温度为225℃，延伸时间48秒；收缩段的温度为210℃，收缩时间35秒；冷却段的温度为28℃，冷却时间50秒。

该实施例制得纤维的拉伸线强度为12.68CN/dtex，弹性模量为285CN/dtex，初熔温度为106℃，线密度为0.56dtex，断裂伸长为6.5％。

• 实施例2

该实施例中高强度、高模量聚乙烯醇细旦纤维的制备方法如下：

1、纺丝原液配制

将聚合度2000、醇解度≥99％的聚乙烯醇树脂17质量份和去离子水83质量份混合，在115℃下溶解6小时获得聚乙烯醇溶液，然后加入硼酸2wt％、石碳酸0.02wt％和聚醚类消泡剂0.4wt％，用醋酸调节pH值至4.5，再由过滤精度为10微米的金属过滤器过滤后静置脱泡6小时，获得纺丝原液；

2、凝固成型

将所述纺丝原液经计量泵计量后通过孔径0.09毫米的喷丝头进行喷丝，丝条在凝固浴中固化成型；所述凝固浴中含硫酸钠380克/升，硫酸锌12克/升，氢氧化钠35克/升，双氧水0.022克/升，亚硫酸钠0.48克/升。所述凝固浴的温度44℃。

3、湿热拉伸

将经步骤2凝固后的丝束进行湿热拉伸处理，所述湿热拉伸依次包括中和浴中和、湿热牵伸浴牵伸、水洗浴水洗以及油浴上油，具体过程如下：

将凝固后的丝束置于硫酸钠含量255克/升、硫酸含量35克/升的中和浴中中和，中和浴的温度50℃；中和后的丝束在硫酸钠含量390克/升、硫酸含量35克/升的湿热牵伸浴中进行湿热牵伸，湿热牵伸浴的温度91℃；湿热牵伸后的丝束在42℃的水中进行水洗；水洗后的丝束进入35℃的油浴中进行上油。

4、干燥定型

将步骤3处理后的丝束进行干燥定型处理，所述干燥定型依次包括一段干燥、二段干燥、预热段、延伸段、收缩段以及冷却段，具体过程如下：

一段干燥的温度为60℃，干燥时间190秒；二段干燥的温度为95℃，干燥时间210秒；预热段的温度为180℃，预热时间128秒；延伸段的温度为225℃，延伸时间45秒；收缩段的温度为205℃，收缩时间40秒；冷却段的温度为32℃，冷却时间40秒。

该实施例制得纤维的拉伸线强度为12.97CN/dtex，弹性模量为295CN/dtex，初熔温度为109℃，线密度为1.1dtex，断裂伸长为6.8％。

• 实施例3

该实施例中高强度、高模量聚乙烯醇细旦纤维的制备方法如下：

1、纺丝原液配制

将聚合度1785、醇解度≥99％的聚乙烯醇树脂15质量份和去离子水85质量份混合，在105℃下溶解5.5小时获得聚乙烯醇溶液，然后加入硼酸1.2wt％、石碳酸0.01wt％和聚醚类消泡剂0.33wt％，用硫酸调节pH值至4.5，再由过滤精度为10微米的金属过滤器过滤后静置脱泡6.5小时，获得纺丝原液；

2、凝固成型

将所述纺丝原液经计量泵计量后通过孔径0.07毫米的喷丝头进行喷丝，丝条在凝固浴中固化成型；所述凝固浴中含硫酸钠350克/升，硫酸锌11克/升，氢氧化钠30克/升，双氧水0.02克/升，亚硫酸钠0.48克/升。所述凝固浴的温度42℃。

3、湿热拉伸

将经步骤2凝固后的丝束进行湿热拉伸处理，所述湿热拉伸依次包括中和浴中和、湿热牵伸浴牵伸、水洗浴水洗以及油浴上油，具体过程如下：

将凝固后的丝束置于硫酸钠含量248克/升、硫酸含量32克/升的中和浴中中和，中和浴的温度49℃；中和后的丝束在硫酸钠含量365克/升、硫酸含量35克/升的湿热牵伸浴中进行湿热牵伸，湿热牵伸浴的温度90℃；湿热牵伸后的丝束在44℃的水中进行水洗；水洗后的丝束进入36℃的油浴中进行上油。

4、干燥定型

将步骤3处理后的丝束进行干燥定型处理，所述干燥定型依次包括一段干燥、二段干燥、预热段、延伸段、收缩段以及冷却段，具体过程如下：

一段干燥的温度为58℃，干燥时间205秒；二段干燥的温度为91℃，干燥时间214秒；预热段的温度为175℃，预热时间119秒；延伸段的温度为219℃，延伸时间39秒；收缩段的温度为200℃，收缩时间40秒；冷却段的温度为35℃，冷却时间38秒。

该实施例制得纤维的拉伸线强度为12.87CN/dtex，弹性模量为290CN/dtex，初熔温度为107.5℃，线密度为1.02dtex，断裂伸长为5.7％。

• 实施例4

该实施例中高强度、高模量聚乙烯醇细旦纤维的制备方法如下：

1、纺丝原液配制

将聚合度1850、醇解度≥99％的聚乙烯醇树脂16质量份和去离子水84质量份混合，在104℃下溶解6小时获得聚乙烯醇溶液，然后加入硼酸1.4wt％、石碳酸0.015wt％和聚醚类消泡剂0.36wt％，用醋酸调节pH值至4.5，再由过滤精度为10微米的金属过滤器过滤后静置脱泡7小时，获得纺丝原液；

2、凝固成型

将所述纺丝原液经计量泵计量后通过孔径0.08毫米的喷丝头进行喷丝，丝条在凝固浴中固化成型；所述凝固浴中含硫酸钠345克/升，硫酸锌10克/升，氢氧化钠25克/升，双氧水0.02克/升，亚硫酸钠0.45克/升。所述凝固浴的温度42℃。

3、湿热拉伸

将经步骤2凝固后的丝束进行湿热拉伸处理，所述湿热拉伸依次包括中和浴中和、湿热牵伸浴牵伸、水洗浴水洗以及油浴上油，具体过程如下：

将凝固后的丝束置于硫酸钠含量245克/升、硫酸含量35克/升的中和浴中中和，中和浴的温度50℃；中和后的丝束在硫酸钠含量360克/升、硫酸含量30克/升的湿热牵伸浴中进行湿热牵伸，湿热牵伸浴的温度92℃；湿热牵伸后的丝束在44℃的水中进行水洗；水洗后的丝束进入38℃的油浴中进行上油。

4、干燥定型

将步骤3处理后的丝束进行干燥定型处理，所述干燥定型依次包括一段干燥、二段干燥、预热段、延伸段、收缩段以及冷却段，具体过程如下：

一段干燥的温度为58℃，干燥时间205秒；二段干燥的温度为90℃，干燥时间225秒；预热段的温度为175℃，预热时间125秒；延伸段的温度为220℃，延伸时间42秒；收缩段的温度为205℃，收缩时间55秒；冷却段的温度为35℃，冷却时间50秒。

该实施例制得纤维的拉伸线强度为12.95CN/dtex，弹性模量为290CN/dtex，初熔温度为107℃，线密度为0.98dtex，断裂伸长为6.8％。

2020年7月14日，《一种高强度、高模量聚乙烯醇细旦纤维的制备方法》获得第二十一届中国专利奖优秀奖。 2100433B

强度大于8.8CN／dkex①，模量大于176CN／dkex的合成纤维，叫做高强度模量纤维。例如，美国研制成功的凯夫拉尔（我国叫芳纶—1414）纤维，强度是同质量钢丝的5倍。它密度小，只有钢丝的1／6，还能透过微波。它可以做航空器材的增强材料。以粘胶纤维、腈纶、沥青纤维为原料，经高温炭化、石墨化，得到的高强度、高模量炭纤维，在原子能、冶金、化工方面有广泛的应用。

本发明涉及无纺布制备技术领域，具体为一种高强度黑色导电无纺布的制备方法；本发明中以黑色涤纶短纤维、竹炭短纤维及碳黑导电短纤维作为制备无纺布的原料，所制备的无纺布不仅具有很好的导电性能，且其还具有高强度及力学性能优的特点；纳米银本身不仅具有很好的导电性能，其与其他纤维原料之间相互协同，有效地增强了无纺布的导电性能；再者，纳米银本身具有优良的抗菌性能，其与季铵盐杀菌剂及纳米粉体及竹炭短纤维的配合使用，使得所制备的无纺布产品具有很好的缓释杀菌的效果，延长了无纺布的使用寿命；另外，纳米粉体及4‑丙烯氧基‑2‑羟基二苯甲酮的协同配合，也使得无纺布产品具有很好的抗紫外及抗老化的功能，有效地提高了其品质。

本发明公开了一种高醇解度聚乙烯醇树脂的制备方法，包括如下步骤：在电解醇解斧内先加入甲醇，在搅拌下慢慢加入PVAc，加热溶解，得到PVAc/甲醇溶液；将NaOH溶解在甲醇中，得到NaOH‑甲醇溶液；向有PVAc/甲醇溶液的电解醇解斧中投入聚甲基硅氧烷，再在温度保持45‑48℃条件下，通入直流电；将PVAc/甲醇溶液温度降低至28‑32℃后，向电解反应釜中投入NaOH‑甲醇溶液反应；将产品经过粉机、压榨机后干燥、出料得到医用级的聚乙烯醇树脂；本发明通过减少单体残留，实现节能减排，减少单体对聚醋酸乙烯和聚乙烯醇的化学和力学性能的影响，使得产品符合医用级的要求。