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聚乙烯醇的概述 聚乙烯醇的性质 聚乙烯醇纤维——原料制备 聚乙烯醇的性质与制备 在工业生产中，根据醇解反应体系中所含水分或碱催化剂用量的多少，分为高碱醇解法和低碱醇解法两种不同的生产工艺。 1．高碱醇解法 高碱醇解法的反应体系中含水量约6％，每摩尔聚醋酸乙烯链节需加碱0.1～0.2摩尔左右。氢氧化钠是以水溶液的形式加入的，所以此法也称湿法醇解。该法的特点是醇解反应速度快，设备生产能力大，但副反应较多，碱催化剂耗量也较多，醇解残液的回收比较复杂。 下图是高碱醇解法的工艺流程图。用于醇解的聚醋酸乙烯甲醇溶液经预热至45～48℃后，与350g／L的氢氧化钠水溶液由泵送入混合机，经充分混合后，送入醇解机中。醇解后，生成块状的聚乙烯醇，再经粉碎和挤压，使聚乙烯醇与醇解残液分离。所得固体物料经进一步粉碎、干燥得到所需聚乙烯醇。压榨所得残液和从干燥机导出的蒸汽合并后，送往回收工段回收甲醇和醋酸。 聚乙烯醇的性质与制备 2．低碱醇解法 低碱醇解法中每摩尔聚醋酸乙烯链节仅加碱0.0l～0.02摩尔。醇解过程中，碱以甲醇溶液的形式加入。反应体系中水含量控制在0.1％～0.3％以下，因此也将此法称为干法醇解。该方法的最大特点是副反应少。醇解残液的回收比较简单，但反应速度较慢，物料在醇解机中的停留时间较长。图7-3是低碱醇解法的工艺流程图。其工艺与高碱醇解法相似。将预热40～45℃的聚醋酸乙烯甲醇溶液和氢氧化钠的甲醇溶液分别由泵送至混合机。混合后的物料被送至皮带醇解机的传送带上，于静置状态下，经过一定时间使醇解反应完成，随后块状聚乙烯醇从皮带机的尾部下落，经粉碎后投入洗涤釜用脱除醋酸钠的甲醇液洗涤，然后投入中间槽，再送入分离机进行固-液相连续分离。所得固体经干燥后即为所需聚乙烯醇，残液送去回收。 聚乙烯醇纤维的生产 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, 日前商品 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%。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。 高强高模聚乙烯醇纤维的技术指标 项目 指标 纤维直径 dtex 2.0±2 （12±2μm） 抗拉强度 cn/dtex ≧ 11 1428MPa 杨氏模量（cn/dtex） ≧ 290 37.9GPa 断裂伸度（%） 6～8 密度 （g/cm3） 1.3 耐热水性（oC） ≧ 104 干热软化点（oC） ≧ 216 与聚乙烯纤维相比，虽然聚乙烯醇纤维的理论强度和模量分别约208cN/?dtex和 1980cN/?dtex，但因其大分子中侧羟基可形成分子间或分子内氢键，使分子间作用力增大，在纺丝成形和后拉伸过程中聚乙烯醇大分子由折叠链向伸直链的转变过程更加困难。因此如何解决这一问题是制备高性能聚乙烯醇纤维的关键技术之一。 ?超高相对分子质量聚乙烯（UHMW-PE）纤维的出现，进一步促进了人们对高性能聚乙烯醇纤维的研究与开发。从纤维成形角度考虑，高强度聚乙烯醇纤维的成形一般多采用溶液纺丝法，如湿法、干法、干湿法以及凝胶纺丝等。常用的聚乙烯醇溶剂如二甲基亚砜 DMSO 、二甲基甲酰胺 DMF 、乙二醇、丙三醇、水或混合溶剂等,而凝固剂主要有甲醇、乙醇、丙酮、十氢化萘等。 湿法加硼纺丝方法是制备高强度聚乙烯醇纤维较早采用的工艺技术，最早由日本仓敷人造丝公司于20世纪60年代末提出。 湿法加硼纺丝 在水溶液中聚乙烯醇易形成分子内和分子间氢键，使聚乙烯醇大分子呈无规线团状而相互缠结，容易产生胶粒并使溶液粘度增大，甚至形成凝胶。硼、铜，钛等化合物在适当条件下能与聚乙烯醇形成交联，可抑制纺丝过程中聚乙烯醇大分子结晶，有利于初生纤维的后拉伸。在聚乙烯醇/水纺丝原液中加入硼酸，使其与聚乙烯醇形成交联结构，可有效抑制聚乙烯醇分子内或分子间氢键的形成以及减小大分子缠结程度等。 聚乙烯醇大分子的立体规整度对纤维强度和模量有很大影响，高间规度聚乙烯醇的凝胶纺丝与普通聚乙烯醇基本相同，但高间规度聚乙烯醇分子间更易形成氢键而妨碍高倍拉伸，如能客服氢键障碍，就可制成高性能聚乙烯醇纤维。 间规聚乙烯醇的熔点较高，如间规含量64%聚乙烯醇的熔点约为265℃，比常规聚乙烯醇高30℃左右，更具产业价值。 Kuralon-Ⅱ 1997年日本可乐丽公司开始试销商品名为“Kuralon-Ⅱ”的高强度聚乙烯醇纤维，其强度约15cN／dtex 1.8GPa ，预计目前该纤维品种的产量已达20000吨/年。 溶剂湿法冷却凝胶纺丝 Kuralon-Ⅱ纤维具有规整的圆形横截面，纤维结