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1、聚乙烯醇纤维第1页，此课件共67页哦目录目录聚乙烯醇纤维聚乙烯醇纤维-聚乙烯醇纤维概述聚乙烯醇纤维概述-聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇的性质与制备-聚乙烯醇纤维的生产聚乙烯醇纤维的生产-聚乙烯醇纤维的应用与研究进展聚乙烯醇纤维的应用与研究进展第2页，此课件共67页哦聚乙烯醇纤维聚乙烯醇纤维-概述概述q以聚乙烯醇为原料纺织的纤维。以聚乙烯醇为原料纺织的纤维。q聚聚乙乙烯烯醇醇（Polyvinyl alcohol 缩缩写写：PVA）由由德德国国化化学学家家Herrmann和和Haehnee于于1924年年合合成成并并纺纺制制成成纤纤维维。q由于其具有水溶性，不能作服使用纤维由于其具有水溶性，不能作服
2、使用纤维。q日日本本化化学学家家樱樱田田一一朗朗和和朝朝鲜鲜化化学学家家李李升升基基通通过过对对聚聚乙乙烯烯醇醇纤纤维维热热处处理理和和缩缩甲甲醛醛化化，于于1939年年获获得得耐耐热热水水性性良良好的聚乙烯醇缩甲醛纤维。好的聚乙烯醇缩甲醛纤维。q1950年年在在日日本本实实现现了了聚聚乙乙烯烯醇醇缩缩甲甲醛醛纤纤维维的的工工业业化化生生产产，商商品品名名称称维维尼尼纶纶（Vinylon），中中国国称称之之为为维维尼尼纶或维纶。纶或维纶。第3页，此课件共67页哦聚乙烯醇纤维聚乙烯醇纤维-概述概述qq1963196319631963年年年年8 8 8 8月，我国从日本可乐丽公司引进年产月，我国从
3、日本可乐丽公司引进年产月，我国从日本可乐丽公司引进年产月，我国从日本可乐丽公司引进年产1 1 1 1万吨的维万吨的维纶成套生产装置并在北京顺义建设北京维尼纶厂。纶成套生产装置并在北京顺义建设北京维尼纶厂。19651965年投产。年投产。年投产。年投产。qq1963196319631963年到年到年到年到19801980年之间，我国先后建成年之间，我国先后建成14141414个维尼纶厂，个维尼纶厂，维纶年生产能力达到维纶年生产能力达到16.516.5万吨。万吨。万吨。万吨。qq但由于维纶服用性差，但由于维纶服用性差，但由于维纶服用性差，但由于维纶服用性差，19811981年后产量逐年下降年后产量
4、逐年下降。qq2000200020002000年以后产量逐步趋于稳定。年以后产量逐步趋于稳定。年以后产量逐步趋于稳定。年以后产量逐步趋于稳定。qq2003200320032003年全国维伦总产量年全国维伦总产量3.263.26万吨。万吨。万吨。万吨。第4页，此课件共67页哦我国我国1995-2003年年PVA纤维产量（纤维产量（t/a）年份年份年份年份199519951996199619971997199819981999199920002000200120012002 20032002 2003北维北维北维北维50735073248324834524523 35 5 川维川维川维川维1697
5、11697116294162941206512065900790076292629276647664103010301 111354 1172811354 11728福维福维福维福维1333133330663066710710235523552281228116001600294329433728 48593728 4859广维广维广维广维47147112121212155215521678167811211121 湘维湘维湘维湘维369036904202420216391639283828381610161017801780148714873928 49043928 4904兰维兰维兰维兰维
6、2397239732043204355935593786378634003400659865986414 40806414 4080上海上海上海上海石化石化石化石化1509415094158901589076807680219221925108510839063906 皖维皖维皖维皖维25042504285128512636263647804780699169917690 78597690 7859合计合计合计合计45029450294568345683305083050824495244951641216412231323135 5283228320 033114 33114 3343033
7、430第5页，此课件共67页哦聚乙烯醇纤维聚乙烯醇纤维-概述概述现在维伦纤维已很少直接作为服装用纤维。现在维伦纤维已很少直接作为服装用纤维。在工业飞农业、渔业、运输和医用等方面的应用不断扩大。在工业飞农业、渔业、运输和医用等方面的应用不断扩大。其主要用途如下其主要用途如下纤维增强材料纤维增强材料 可以作为塑料以及水泥、陶可以作为塑料以及水泥、陶瓷等的增强材料。特别是作为致癌物质瓷等的增强材料。特别是作为致癌物质石棉的代用品，制成的石棉板受到建筑业石棉的代用品，制成的石棉板受到建筑业的极大重视。的极大重视。渔网渔网 利用维纶断裂强度、耐冲击强度和耐海利用维纶断裂强度、耐冲击强度和耐海水腐蚀等都比
8、较好的长处，用其制造各种类水腐蚀等都比较好的长处，用其制造各种类型的渔网、渔具、渔线。型的渔网、渔具、渔线。第6页，此课件共67页哦聚乙烯醇纤维聚乙烯醇纤维-概述概述绳缆绳缆 维纶绳缆质轻、耐磨、不易扭结，具有维纶绳缆质轻、耐磨、不易扭结，具有良好的抗冲击强度、耐气候性并耐海水腐蚀，良好的抗冲击强度、耐气候性并耐海水腐蚀，在水产车辆、飞机、船舶、运输等方面有较在水产车辆、飞机、船舶、运输等方面有较多应用。多应用。帆布帆布 维纶帆布强度好飞质轻、耐摩擦和耐气维纶帆布强度好飞质轻、耐摩擦和耐气候性好，它在运输、仓储、建筑、农林等方面候性好，它在运输、仓储、建筑、农林等方面有较多应用。有较多应用。另
9、外，维纶还可制作包装材料、非织造布滤另外，维纶还可制作包装材料、非织造布滤材、土工布等。材、土工布等。第7页，此课件共67页哦聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇的性质与制备1.分子结构分子结构qq聚乙烯醇为聚醋酸乙烯醇解的产物。聚乙烯醇为聚醋酸乙烯醇解的产物。聚乙烯醇为聚醋酸乙烯醇解的产物。聚乙烯醇为聚醋酸乙烯醇解的产物。qq在不完全醇解的情况下，聚合物中实际含有乙烯醇和醋在不完全醇解的情况下，聚合物中实际含有乙烯醇和醋在不完全醇解的情况下，聚合物中实际含有乙烯醇和醋在不完全醇解的情况下，聚合物中实际含有乙烯醇和醋酸乙烯两单元结构。酸乙烯两单元结构。酸乙烯两单元结构。酸乙烯两单元结构。qq在讨论结构
10、时仅针对纯聚乙烯醇。在讨论结构时仅针对纯聚乙烯醇。在讨论结构时仅针对纯聚乙烯醇。在讨论结构时仅针对纯聚乙烯醇。q聚乙烯醇分子结构所含内容很广，对纤维来说，聚乙聚乙烯醇分子结构所含内容很广，对纤维来说，聚乙烯醇聚合度、聚合度分布、醇解度、立体构型、单体烯醇聚合度、聚合度分布、醇解度、立体构型、单体连接方式、支化度、末端基等其对其性能的影响最为连接方式、支化度、末端基等其对其性能的影响最为显著。显著。第8页，此课件共67页哦聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇的性质与制备a.聚合度聚合度：平均聚合度与纤维的力学性能密切相关。常规纤维常规纤维常规纤维常规纤维1400 17001400 1700。水溶纤维较低
11、，高强高模纤维在。水溶纤维较低，高强高模纤维在。水溶纤维较低，高强高模纤维在。水溶纤维较低，高强高模纤维在50005000以上以上以上以上。专专 利利纺丝方法纺丝方法聚合度聚合度强度强度（cN/dtex）杨氏模量杨氏模量（cN/dtex）特开照特开照61215711干湿法干湿法310015.9366.2特开照特开照62289606干湿法干湿法490018.5344.6特开照特开照62162010干湿法干湿法660022.9440.0特开平特开平1124611干湿法干湿法700024.3552.3国内工业装置生产国内工业装置生产普通湿法普通湿法17007.5150国内工业装置生产国内工业装置生产
12、FWB纤维纤维170011.0260第9页，此课件共67页哦聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇的性质与制备b.b.分子量分布分子量分布分子量分布分子量分布醋酸乙烯聚合时，常常会发生链转移，使其醇解后形成分醋酸乙烯聚合时，常常会发生链转移，使其醇解后形成分醋酸乙烯聚合时，常常会发生链转移，使其醇解后形成分醋酸乙烯聚合时，常常会发生链转移，使其醇解后形成分子量不等的聚乙烯醇。子量不等的聚乙烯醇。子量不等的聚乙烯醇。子量不等的聚乙烯醇。聚乙烯醇分子量分布将影响纤维的强度及其它性能。聚乙烯醇分子量分布将影响纤维的强度及其它性能。聚乙烯醇分子量分布将影响纤维的强度及其它性能。聚乙烯醇分子量分布将影响纤维的强度
13、及其它性能。适合纺丝的聚乙烯醇分子量分布为适合纺丝的聚乙烯醇分子量分布为2-3.52-3.5聚乙烯醇羟基在大分子上的位置不同，可分为等规立构聚乙烯醇羟基在大分子上的位置不同，可分为等规立构聚乙烯醇羟基在大分子上的位置不同，可分为等规立构聚乙烯醇羟基在大分子上的位置不同，可分为等规立构（I-PVAI-PVA），间规立构（），间规立构（S-PVAS-PVAS-PVAS-PVA）和无规立构（）和无规立构（）和无规立构（）和无规立构（A-PVAA-PVAA-PVAA-PVA）三种立体结构。三种立体结构。第10页，此课件共67页哦聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇分子量分布宽聚乙烯醇分子量
14、分布宽聚乙烯醇分子量分布宽聚乙烯醇分子量分布宽度与纤维强度的关系度与纤维强度的关系度与纤维强度的关系度与纤维强度的关系 第11页，此课件共67页哦聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇的性质与制备c.醇解度醇解度醇解度决定纤维性质，影响分子间作用力。醇解度决定纤维性质，影响分子间作用力。大分子上存在体积较大的醋酸根，不但阻碍大分子上存在体积较大的醋酸根，不但阻碍纤维中大分子的取向和结晶，而且降低了纤维中大分子的取向和结晶，而且降低了分子间的作用力。分子间的作用力。醇解度愈低，大分子链上所含醋酸根愈多，醇解度愈低，大分子链上所含醋酸根愈多，纤维强度愈低，水溶性愈好纤维强度愈低，水溶性愈好。第12页，此课件
15、共67页哦聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇的性质与制备第13页，此课件共67页哦聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇的性质与制备d.立体结构立体结构 聚乙烯醇羟基在大分子上的位置不同，可分为等规立构（聚乙烯醇羟基在大分子上的位置不同，可分为等规立构（聚乙烯醇羟基在大分子上的位置不同，可分为等规立构（聚乙烯醇羟基在大分子上的位置不同，可分为等规立构（I-PVAI-PVAI-PVAI-PVA），间规），间规），间规），间规立构（立构（立构（立构（S-PVAS-PVAS-PVAS-PVA）和无规立构（）和无规立构（）和无规立构（）和无规立构（A-PVAA-PVAA-PVAA-PVA）三种立体结构。）三种立体结构
16、。）三种立体结构。）三种立体结构。第14页，此课件共67页哦聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇的性质与制备e.连接方式连接方式有有“头一尾头一尾”相连、相连、“头一头头一头”或或“尾一尾尾一尾”连接。连接。“头一尾头一尾”结构的聚乙烯醇，羟基的排列规结构的聚乙烯醇，羟基的排列规整，有利于大分子的取向和结晶，纤维的整，有利于大分子的取向和结晶，纤维的力学性能和耐热水性能好。力学性能和耐热水性能好。“头一头头一头”或或“尾尾-尾尾”结构，由于羟基的结构，由于羟基的立体障碍，规整性差性，纤维的结晶性受立体障碍，规整性差性，纤维的结晶性受到影响。到影响。第15页，此课件共67页哦聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇
17、的性质与制备f.支化度支化度 少量支链是不可避免的。支链的长短和多少由聚合条件少量支链是不可避免的。支链的长短和多少由聚合条件少量支链是不可避免的。支链的长短和多少由聚合条件少量支链是不可避免的。支链的长短和多少由聚合条件决定，决定，决定，决定，纺制高强高模纤维时应尽量选用低支化度聚乙烯醇作原料。纺制高强高模纤维时应尽量选用低支化度聚乙烯醇作原料。纺制高强高模纤维时应尽量选用低支化度聚乙烯醇作原料。纺制高强高模纤维时应尽量选用低支化度聚乙烯醇作原料。g.羰基和羧基羰基和羧基聚乙烯醇羰基含量通常在聚乙烯醇羰基含量通常在0.010.010.03mol%,但羰基带但羰基带有较强的负电性，在高温下脱水
18、形成共轭双键，会使有较强的负电性，在高温下脱水形成共轭双键，会使纤维发黄。纤维发黄。在聚乙烯醇大分子末端除含少量羰基外，还含一定量在聚乙烯醇大分子末端除含少量羰基外，还含一定量的羧基，羧基有吸收盐基染料，遇碱生成钠盐（的羧基，羧基有吸收盐基染料，遇碱生成钠盐（-COONa）的特性。该钠盐在高温下使聚乙烯醇氧）的特性。该钠盐在高温下使聚乙烯醇氧化脱水，同样使纤维发黄。化脱水，同样使纤维发黄。第16页，此课件共67页哦聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇的性质与制备2.聚集态结构聚集态结构结晶结晶取向取向非晶区结构非晶区结构 第17页，此课件共67页哦聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇的性质与制备a.结晶结构与
19、结晶度结晶结构与结晶度聚乙烯醇具有结晶的性能，结晶度的大小取聚乙烯醇具有结晶的性能，结晶度的大小取决于聚乙烯醇醇解度和分子的规整性。聚决于聚乙烯醇醇解度和分子的规整性。聚乙烯醇结晶属于单斜晶系乙烯醇结晶属于单斜晶系。晶胞由两个结构单元组成，其晶格大小因测晶胞由两个结构单元组成，其晶格大小因测定方法和测定者不同约有差异定方法和测定者不同约有差异 第18页，此课件共67页哦聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇的性质与制备方法方法方法方法a a（nmnm）b(nm)b(nm)c(nm)c(nm)X X射射射射线线线线衍射法衍射法衍射法衍射法电电电电子衍射子衍射子衍射子衍射法法法法0.7810.7810.78
20、20.7820.7830.7830.7810.7810.7850.0010.7850.0010.780.0020.780.0020.2520.2520.2520.2520.2520.2520.2520.2520.2530.00010.2530.00010.5510.5510.5600.56000553005530.5510.5510.54950.00070.54950.00070.5430.00010.5430.0001904290429090878791429142911020911020913015913015第19页，此课件共67页哦聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇纤维单
21、元晶胞结构示意图聚乙烯醇纤维单元晶胞结构示意图聚乙烯醇纤维单元晶胞结构示意图聚乙烯醇纤维单元晶胞结构示意图 第20页，此课件共67页哦聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇的性质与制备p聚乙烯醇纤维为半结晶聚合物，纤维密度介于晶聚乙烯醇纤维为半结晶聚合物，纤维密度介于晶区和非晶区密度之间。非晶态结构对纤维的强度、区和非晶区密度之间。非晶态结构对纤维的强度、模量、伸长和耐水性影响极大，研究也较多。模量、伸长和耐水性影响极大，研究也较多。qq聚乙聚乙聚乙聚乙烯烯烯烯醇醇醇醇纤维纤维纤维纤维在低温下拉伸在低温下拉伸在低温下拉伸在低温下拉伸时时时时，一般只，一般只，一般只，一般只发发发发生生生生链链链链段取段取
22、段取段取向，而在玻璃化温度以上，特向，而在玻璃化温度以上，特向，而在玻璃化温度以上，特向，而在玻璃化温度以上，特别别别别是在是在是在是在200 220左左左左右右右右进进进进行拉伸行拉伸行拉伸行拉伸时时时时，不但大分子，不但大分子，不但大分子，不但大分子链链链链段，而且大分子段，而且大分子段，而且大分子段，而且大分子链链链链都有都有都有都有可能可能可能可能获获获获得取向。得取向。得取向。得取向。第21页，此课件共67页哦聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇的性质与制备b.非晶态结构非晶态结构 非晶态结构对纤维的强度、模量、伸长和耐水性影响极大非晶态结构对纤维的强度、模量、伸长和耐水性影响极大非晶态结构
23、对纤维的强度、模量、伸长和耐水性影响极大非晶态结构对纤维的强度、模量、伸长和耐水性影响极大 聚集态模型有聚集态模型有聚集态模型有聚集态模型有“缨状微胞缨状微胞缨状微胞缨状微胞”理论和缨状原纤理论模型理论和缨状原纤理论模型理论和缨状原纤理论模型理论和缨状原纤理论模型 非晶态结构对纤维力学性能影响最大非晶态结构对纤维力学性能影响最大非晶态结构对纤维力学性能影响最大非晶态结构对纤维力学性能影响最大,是因为纤维的力是因为纤维的力学破坏主要发生在非晶区的薄弱环节。学破坏主要发生在非晶区的薄弱环节。在生产高强高模纤维时，应尽量使非晶区的大分子形成在生产高强高模纤维时，应尽量使非晶区的大分子形成在生产高强高
24、模纤维时，应尽量使非晶区的大分子形成在生产高强高模纤维时，应尽量使非晶区的大分子形成伸直链结构伸直链结构伸直链结构伸直链结构 对于生产纺织用纤维，应保持适当的非晶区结构，因非晶对于生产纺织用纤维，应保持适当的非晶区结构，因非晶对于生产纺织用纤维，应保持适当的非晶区结构，因非晶对于生产纺织用纤维，应保持适当的非晶区结构，因非晶区为吸湿和染色提供了所需要的羟基。区为吸湿和染色提供了所需要的羟基。区为吸湿和染色提供了所需要的羟基。区为吸湿和染色提供了所需要的羟基。第22页，此课件共67页哦聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇的性质与制备c.取向度取向度 纤维的取向度是指大分子或结晶沿纤维轴取向的程度纤维的取
25、向度是指大分子或结晶沿纤维轴取向的程度纤维的取向度是指大分子或结晶沿纤维轴取向的程度纤维的取向度是指大分子或结晶沿纤维轴取向的程度 聚乙烯醇纤维在低温下拉伸时，一般只发生链段取向聚乙烯醇纤维在低温下拉伸时，一般只发生链段取向聚乙烯醇纤维在低温下拉伸时，一般只发生链段取向聚乙烯醇纤维在低温下拉伸时，一般只发生链段取向在玻璃化温度以上，特别是在在玻璃化温度以上，特别是在200-220左右进行拉左右进行拉左右进行拉左右进行拉伸时，大分子链才可能获得取向伸时，大分子链才可能获得取向伸时，大分子链才可能获得取向伸时，大分子链才可能获得取向晶区的取向较非晶区复杂晶区的取向较非晶区复杂 取向因子变化较小，纤
26、维中大分子取向有利于结晶结构的取向因子变化较小，纤维中大分子取向有利于结晶结构的取向因子变化较小，纤维中大分子取向有利于结晶结构的取向因子变化较小，纤维中大分子取向有利于结晶结构的形成形成形成形成第23页，此课件共67页哦聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇的性质与制备d.纤维横断面形态结构纤维横断面形态结构 聚乙烯醇通过不同纺丝方法获得的纤维除取向和结晶不同聚乙烯醇通过不同纺丝方法获得的纤维除取向和结晶不同聚乙烯醇通过不同纺丝方法获得的纤维除取向和结晶不同聚乙烯醇通过不同纺丝方法获得的纤维除取向和结晶不同之外，其横断面形态结构差异亦较大。如采用硫酸钠作之外，其横断面形态结构差异亦较大。如采用硫酸钠作
27、之外，其横断面形态结构差异亦较大。如采用硫酸钠作之外，其横断面形态结构差异亦较大。如采用硫酸钠作凝固浴纺丝成形的纤维横断面呈肾形，有较厚的皮层结凝固浴纺丝成形的纤维横断面呈肾形，有较厚的皮层结凝固浴纺丝成形的纤维横断面呈肾形，有较厚的皮层结凝固浴纺丝成形的纤维横断面呈肾形，有较厚的皮层结构构构构 干湿法凝胶纺丝和湿法凝胶纺丝纤维的横断面为圆形干湿法凝胶纺丝和湿法凝胶纺丝纤维的横断面为圆形干湿法凝胶纺丝和湿法凝胶纺丝纤维的横断面为圆形干湿法凝胶纺丝和湿法凝胶纺丝纤维的横断面为圆形干法纺丝成形的纤维横断面为豆形干法纺丝成形的纤维横断面为豆形而由而由PVA纺制的中空纤维横断面为环状的网络结构纺制的中
28、空纤维横断面为环状的网络结构纺制的中空纤维横断面为环状的网络结构纺制的中空纤维横断面为环状的网络结构第24页，此课件共67页哦聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇的性质与制备第25页，此课件共67页哦聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇的性质与制备物理性质物理性质聚乙烯醇其充填密度约聚乙烯醇其充填密度约0.200.48gcm3。折射率为折射率为1.511.530。熔点难于直接测定，因为它在空气中的分解熔点难于直接测定，因为它在空气中的分解温度低于熔融温度。用间接法测得其熔点温度低于熔融温度。用间接法测得其熔点在在230 左右。左右。聚乙烯醇的玻璃化温度约聚乙烯醇的玻璃化温度约80。第26页，此课件共67页哦聚
29、乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇的性质与制备化学性质化学性质聚乙烯醇主链大分子上有大量仲羟基，在化聚乙烯醇主链大分子上有大量仲羟基，在化学性质方面有许多与纤维素相似之处。学性质方面有许多与纤维素相似之处。聚乙烯醇可与多种酸、酸酐、酰氯等作用，聚乙烯醇可与多种酸、酸酐、酰氯等作用，生成相应的聚乙烯醇的酯。但其反应能力生成相应的聚乙烯醇的酯。但其反应能力低于一般低分子醇类低于一般低分子醇类。第27页，此课件共67页哦聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇的性质与制备q在聚乙烯醇水溶液中加入少量硼酸，其粘在聚乙烯醇水溶液中加入少量硼酸，其粘度将明显增大，这种变化与介质的度将明显增大，这种变化与介质的pH值关值关系密
30、切。系密切。q聚乙烯醇水溶液与氢氧化钠反应，其粘度聚乙烯醇水溶液与氢氧化钠反应，其粘度增加的速度较之添加硼酸更快。因此，可增加的速度较之添加硼酸更快。因此，可以利用氢氧化钠水溶液作为聚乙烯醇纺丝以利用氢氧化钠水溶液作为聚乙烯醇纺丝的凝固剂。的凝固剂。q在酸性催化剂作用下，聚乙烯醇可与醛发在酸性催化剂作用下，聚乙烯醇可与醛发生缩醛化反应。生缩醛化反应。第28页，此课件共67页哦聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇的性质与制备pp与一元醛反应时，缩醛化反应主要在分子内进行，分子间与一元醛反应时，缩醛化反应主要在分子内进行，分子间与一元醛反应时，缩醛化反应主要在分子内进行，分子间与一元醛反应时，缩醛化反应主
31、要在分子内进行，分子间反应极少。反应极少。反应极少。反应极少。p与二元醛缩醛化时，则主要在分子间进行，形成交联与二元醛缩醛化时，则主要在分子间进行，形成交联的体型结构。的体型结构。p聚乙烯醇纤维缩醛化反应是一个多相反应，反应快聚乙烯醇纤维缩醛化反应是一个多相反应，反应快慢主要取决于扩散及吸附两个因素。扩散速度快，慢主要取决于扩散及吸附两个因素。扩散速度快，吸附能力强，反应速度快，反之则慢。吸附能力强，反应速度快，反之则慢。pp缩醛化后纤维的强度、杨氏模量、耐热性都有所下降。缩醛化后纤维的强度、杨氏模量、耐热性都有所下降。缩醛化后纤维的强度、杨氏模量、耐热性都有所下降。缩醛化后纤维的强度、杨氏模
32、量、耐热性都有所下降。p已有一定结晶度和取向度的聚乙烯醇纤维缩甲醛度已有一定结晶度和取向度的聚乙烯醇纤维缩甲醛度在在30mol%30mol%以上时，强度变化不大，耐热水性还有较以上时，强度变化不大，耐热水性还有较大提高。大提高。第29页，此课件共67页哦聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇的性质与制备力学性能 聚乙烯醇主链为聚乙烯醇主链为聚乙烯醇主链为聚乙烯醇主链为C-CC-C链结构，侧基上有大量羟基（链结构，侧基上有大量羟基（链结构，侧基上有大量羟基（链结构，侧基上有大量羟基（38.6%38.6%），），），），分子间相互作用力强分子间相互作用力强分子间相互作用力强分子间相互作用力强,链中键的离解能
33、为链中键的离解能为链中键的离解能为链中键的离解能为250-314KJ/mol250-314KJ/mol，机，机，机，机械破坏能为械破坏能为械破坏能为械破坏能为250KJ/mol250KJ/mol，分子间相互作用能为，分子间相互作用能为，分子间相互作用能为，分子间相互作用能为38-42KJ/mol38-42KJ/mol，内，内，内，内聚能密度高。聚能密度高。聚能密度高。聚能密度高。聚乙烯醇大分子截面积小，因此其纤维有较高的理论强度聚乙烯醇大分子截面积小，因此其纤维有较高的理论强度聚乙烯醇大分子截面积小，因此其纤维有较高的理论强度聚乙烯醇大分子截面积小，因此其纤维有较高的理论强度和模量，分别为和模
34、量，分别为和模量，分别为和模量，分别为210cN/dtex210cN/dtex和和2003cN/dtex，是除聚，是除聚，是除聚，是除聚乙烯纤维外，强度较高纤维。乙烯纤维外，强度较高纤维。乙烯纤维外，强度较高纤维。乙烯纤维外，强度较高纤维。聚乙烯醇的断裂强度变化范围很大，取决于聚乙烯醇的原聚乙烯醇的断裂强度变化范围很大，取决于聚乙烯醇的原聚乙烯醇的断裂强度变化范围很大，取决于聚乙烯醇的原聚乙烯醇的断裂强度变化范围很大，取决于聚乙烯醇的原料和加工方法。断裂强度可在料和加工方法。断裂强度可在料和加工方法。断裂强度可在料和加工方法。断裂强度可在327cN/dtex之间之间第30页，此课件共67页哦聚
35、乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇的性质与制备热性能热性能 q聚乙烯醇受热后发生软化聚乙烯醇受热后发生软化(210215)，但，但在一般情况下，它在熔融前便分解。聚乙在一般情况下，它在熔融前便分解。聚乙烯醇在加热到烯醇在加热到140以下时不发生明显的变以下时不发生明显的变化，加热至化，加热至180以上时，由碱法醇解得到以上时，由碱法醇解得到的聚乙烯醇开始发生变化，大分子发生脱的聚乙烯醇开始发生变化，大分子发生脱水，在长链上形成共轭双键。水，在长链上形成共轭双键。第31页，此课件共67页哦聚乙烯醇纤维聚乙烯醇纤维-原料制备原料制备 一、醋酸乙烯的聚合一、醋酸乙烯的聚合一、醋酸乙烯的聚合一、醋酸乙烯的聚合
36、游离态的乙烯醇极不稳定，不能单独存在，所以要获得具有实用价值的聚乙烯醇，通常以醋酸乙烯为单体进行聚合，进而醇解或水解制成聚乙烯醇。1醋酸乙烯制备醋酸乙烯制备 目前醋酸乙烯的合成主要有乙炔法和乙烯法。(1)乙炔法：乙炔法是以乙炔和醋酸为原料，在200左右，常压下以气相通到以活性炭等为载体的催化剂醋酸锌上反应制得醋酸乙烯。第32页，此课件共67页哦聚乙烯醇纤维聚乙烯醇纤维-原料制备原料制备(2)(2)乙烯法：乙烯法：乙烯法则以乙烯和醋酸为原料，以钯乙烯法则以乙烯和醋酸为原料，以钯乙烯法则以乙烯和醋酸为原料，以钯乙烯法则以乙烯和醋酸为原料，以钯-金为金为催化剂，醋酸钾或醋酸钠为助催化剂，活性氧化铝催
37、化剂，醋酸钾或醋酸钠为助催化剂，活性氧化铝或硅胶为载体，在或硅胶为载体，在100以上，加压下反应制得醋以上，加压下反应制得醋乙烯。乙烯。第33页，此课件共67页哦聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇的性质与制备2醋酸乙烯聚合醋酸乙烯聚合 醋酸乙烯容易发生自由基型聚合反应。在引醋酸乙烯容易发生自由基型聚合反应。在引醋酸乙烯容易发生自由基型聚合反应。在引醋酸乙烯容易发生自由基型聚合反应。在引发剂作用下，醋酸乙烯能在较缓发剂作用下，醋酸乙烯能在较缓发剂作用下，醋酸乙烯能在较缓发剂作用下，醋酸乙烯能在较缓 和的条件下发生聚合。制造和的条件下发生聚合。制造和的条件下发生聚合。制造和的条件下发生聚合。制造聚乙烯醇
38、纤维使用的聚醋酸乙烯，通常是以甲醇为溶剂采用溶聚乙烯醇纤维使用的聚醋酸乙烯，通常是以甲醇为溶剂采用溶聚乙烯醇纤维使用的聚醋酸乙烯，通常是以甲醇为溶剂采用溶聚乙烯醇纤维使用的聚醋酸乙烯，通常是以甲醇为溶剂采用溶剂聚合法制得。其主反应式为：剂聚合法制得。其主反应式为：剂聚合法制得。其主反应式为：剂聚合法制得。其主反应式为：第34页，此课件共67页哦聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇的性质与制备第35页，此课件共67页哦聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇的性质与制备二、聚乙烯醇的制备二、聚乙烯醇的制备目前生产成纤用聚乙烯醇都是将聚醋酸乙烯在甲醇目前生产成纤用聚乙烯醇都是将聚醋酸乙烯在甲醇或氢氧化钠作用下进行醇解
39、反应而得：或氢氧化钠作用下进行醇解反应而得：第36页，此课件共67页哦聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇的性质与制备碱量比碱量比0.10.2第37页，此课件共67页哦聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇的性质与制备 碱量比碱量比碱量比碱量比0.010.020.010.02第38页，此课件共67页哦聚乙烯醇纤维的生产聚乙烯醇纤维的生产一、纺丝原液的制备一、纺丝原液的制备大规模生产的聚乙烯醇纤维大多以水为溶剂。其工大规模生产的聚乙烯醇纤维大多以水为溶剂。其工艺流程如下：艺流程如下：PVA-PVA-水洗水洗水洗水洗-脱水脱水脱水脱水-精精精精PVA-PVA-溶解溶解溶解溶解-混合混合混合混合-过滤过滤过滤过滤-脱
40、泡脱泡-纺丝原液纺丝原液 水洗主要是除去原料含的醋酸钠，使之不超过水洗主要是除去原料含的醋酸钠，使之不超过水洗主要是除去原料含的醋酸钠，使之不超过水洗主要是除去原料含的醋酸钠，使之不超过0.050.2%0.050.2%，水洗时低分子量的聚乙烯醇也被除去。，水洗时低分子量的聚乙烯醇也被除去。，水洗时低分子量的聚乙烯醇也被除去。，水洗时低分子量的聚乙烯醇也被除去。第39页，此课件共67页哦聚乙烯醇纤维的生产聚乙烯醇纤维的生产q溶解溶解 水洗后的聚乙烯醇经中间贮存和称量分配后被水洗后的聚乙烯醇经中间贮存和称量分配后被送入溶解机，用热水溶解。湿法纺丝用的聚乙烯醇水送入溶解机，用热水溶解。湿法纺丝用的聚
41、乙烯醇水溶液浓度为溶液浓度为1418%18%。q 混合、过滤和脱泡混合、过滤和脱泡 溶解后的聚乙烯醇纺丝原液还溶解后的聚乙烯醇纺丝原液还不能马上用于纺丝成形，必须在恒定温度不能马上用于纺丝成形，必须在恒定温度(96(9698)下进行混合、过滤和脱泡。下进行混合、过滤和脱泡。q混合一般在一个大容量的设备中进行；混合一般在一个大容量的设备中进行；q过滤多采用板框式压滤机；过滤多采用板框式压滤机；q脱泡目前仍以静止式间歇脱泡为主，如采用高效连脱泡目前仍以静止式间歇脱泡为主，如采用高效连续脱泡，则必须在饱和蒸汽的保护下进行，以防表续脱泡，则必须在饱和蒸汽的保护下进行，以防表层液面蒸发过快而结皮。层液面
42、蒸发过快而结皮。第40页，此课件共67页哦聚乙烯醇纤维的生产聚乙烯醇纤维的生产 二、纺丝成形二、纺丝成形二、纺丝成形二、纺丝成形聚乙烯醇纤维既可采用湿法纺丝成形，也可采用干聚乙烯醇纤维既可采用湿法纺丝成形，也可采用干法纺丝成形。一般湿法成形用于生产短纤维，干法法纺丝成形。一般湿法成形用于生产短纤维，干法成形用于制造某些专用的长丝。成形用于制造某些专用的长丝。（1）湿法纺丝成形）湿法纺丝成形 与其它湿法成形的化学纤维相似，聚乙烯醇纺丝原液被与其它湿法成形的化学纤维相似，聚乙烯醇纺丝原液被与其它湿法成形的化学纤维相似，聚乙烯醇纺丝原液被与其它湿法成形的化学纤维相似，聚乙烯醇纺丝原液被送至纺丝机，由
43、供液管道分配给各纺丝位，经计量泵、送至纺丝机，由供液管道分配给各纺丝位，经计量泵、送至纺丝机，由供液管道分配给各纺丝位，经计量泵、送至纺丝机，由供液管道分配给各纺丝位，经计量泵、烛形过滤器送至喷丝头，自喷丝孔挤出后成为纺丝细流，烛形过滤器送至喷丝头，自喷丝孔挤出后成为纺丝细流，烛形过滤器送至喷丝头，自喷丝孔挤出后成为纺丝细流，烛形过滤器送至喷丝头，自喷丝孔挤出后成为纺丝细流，在凝固浴中凝固成为初生纤维，经进一步后处理而得成在凝固浴中凝固成为初生纤维，经进一步后处理而得成在凝固浴中凝固成为初生纤维，经进一步后处理而得成在凝固浴中凝固成为初生纤维，经进一步后处理而得成品纤维。品纤维。品纤维。品纤维
44、。第41页，此课件共67页哦第42页，此课件共67页哦聚乙烯醇纤维的生产聚乙烯醇纤维的生产a.a.凝固浴组成：凝固浴组成：凝固浴组成：凝固浴组成：qq聚乙烯醇湿法纺丝用的凝固浴液有无机盐水溶液、氢氧化聚乙烯醇湿法纺丝用的凝固浴液有无机盐水溶液、氢氧化聚乙烯醇湿法纺丝用的凝固浴液有无机盐水溶液、氢氧化聚乙烯醇湿法纺丝用的凝固浴液有无机盐水溶液、氢氧化钠水溶液以及某些有机溶液等。钠水溶液以及某些有机溶液等。钠水溶液以及某些有机溶液等。钠水溶液以及某些有机溶液等。qq无机盐在水中生成的离子对水分子有一定的水合能力。在无机盐在水中生成的离子对水分子有一定的水合能力。在无机盐在水中生成的离子对水分子有一
45、定的水合能力。在无机盐在水中生成的离子对水分子有一定的水合能力。在聚乙烯醇以无机盐水溶液为凝固剂的湿法成形中，纺丝聚乙烯醇以无机盐水溶液为凝固剂的湿法成形中，纺丝聚乙烯醇以无机盐水溶液为凝固剂的湿法成形中，纺丝聚乙烯醇以无机盐水溶液为凝固剂的湿法成形中，纺丝细流中的水分子与凝固浴中的无机盐离子形成水合物，细流中的水分子与凝固浴中的无机盐离子形成水合物，细流中的水分子与凝固浴中的无机盐离子形成水合物，细流中的水分子与凝固浴中的无机盐离子形成水合物，从而使之不断地脱除，细流从而使之不断地脱除，细流从而使之不断地脱除，细流从而使之不断地脱除，细流 固化成为初生纤维。固化成为初生纤维。固化成为初生纤维
46、。固化成为初生纤维。qq无机盐水溶液的凝固能力主要取决于无机盐离解后所得无机盐水溶液的凝固能力主要取决于无机盐离解后所得无机盐水溶液的凝固能力主要取决于无机盐离解后所得无机盐水溶液的凝固能力主要取决于无机盐离解后所得离子的水合能力和凝固浴中无机盐的浓度。离子的水合能力和凝固浴中无机盐的浓度。离子的水合能力和凝固浴中无机盐的浓度。离子的水合能力和凝固浴中无机盐的浓度。第43页，此课件共67页哦聚乙烯醇纤维的生产聚乙烯醇纤维的生产第44页，此课件共67页哦聚乙烯醇纤维的生产聚乙烯醇纤维的生产qq以以以以Na2SOSO4 4和和K2 2SO4最大；最大；(NH(NH4)2 2SO4 4的溶解度为最大
47、。的溶解度为最大。qqNaNa2 2SO4 价廉易得，直接取自粘胶纤维厂的副产物，价廉易得，直接取自粘胶纤维厂的副产物，所以一般聚乙烯醇湿法纺丝均使用接近饱和浓度的所以一般聚乙烯醇湿法纺丝均使用接近饱和浓度的硫酸钠水溶液组成的凝固浴。硫酸钠水溶液组成的凝固浴。q以硫酸钠水溶液为凝固剂所得聚乙烯醇纤维的截面以硫酸钠水溶液为凝固剂所得聚乙烯醇纤维的截面呈弯曲的扁平状。借助显微镜可以看到明显的皮芯呈弯曲的扁平状。借助显微镜可以看到明显的皮芯差异，皮层致密，芯层则较为疏松差异，皮层致密，芯层则较为疏松。第45页，此课件共67页哦聚乙烯醇纤维的生产聚乙烯醇纤维的生产b.以硫酸钠水溶液为凝固剂的湿法纺丝工
48、艺以硫酸钠水溶液为凝固剂的湿法纺丝工艺参数：参数：qq凝固浴中硫酸钠含量：采用接近饱和浓度的硫酸钠水溶凝固浴中硫酸钠含量：采用接近饱和浓度的硫酸钠水溶凝固浴中硫酸钠含量：采用接近饱和浓度的硫酸钠水溶凝固浴中硫酸钠含量：采用接近饱和浓度的硫酸钠水溶液为凝固浴。当凝固浴温度为液为凝固浴。当凝固浴温度为液为凝固浴。当凝固浴温度为液为凝固浴。当凝固浴温度为45时，浴中硫酸钠含时，浴中硫酸钠含量为量为400420gL，相应的饱和浓度为，相应的饱和浓度为430gL L。q凝固浴酸度：凝固浴在凝固原液细流的同时，还要凝固浴酸度：凝固浴在凝固原液细流的同时，还要中和原液中的醋酸钠，以保证纤维的色泽。通常在中和
49、原液中的醋酸钠，以保证纤维的色泽。通常在原液中醋酸钠含量为原液中醋酸钠含量为0.20.2时，相应凝固浴的酸度为时，相应凝固浴的酸度为0.230.230.24g0.24gL。qq凝固浴中硫酸锌含量：凝固浴中含有少量硫酸锌对控制凝固浴中硫酸锌含量：凝固浴中含有少量硫酸锌对控制凝固浴中硫酸锌含量：凝固浴中含有少量硫酸锌对控制凝固浴中硫酸锌含量：凝固浴中含有少量硫酸锌对控制纤维色相有明显作用，对凝固浴的凝固能力影响不大。纤维色相有明显作用，对凝固浴的凝固能力影响不大。纤维色相有明显作用，对凝固浴的凝固能力影响不大。纤维色相有明显作用，对凝固浴的凝固能力影响不大。凝固浴中硫酸锌含量一般控制在凝固浴中硫酸
50、锌含量一般控制在凝固浴中硫酸锌含量一般控制在凝固浴中硫酸锌含量一般控制在10g10gL以下。以下。以下。以下。第46页，此课件共67页哦聚乙烯醇纤维的生产聚乙烯醇纤维的生产q凝固浴温度：凝固浴温度常控制在凝固浴温度：凝固浴温度常控制在4345，过低过高都会导致凝固缓慢。，过低过高都会导致凝固缓慢。q浴中浸长：以硫酸钠水溶液为凝固浴的纺浴中浸长：以硫酸钠水溶液为凝固浴的纺丝过程，丝条在浴中的停留时间应不少于丝过程，丝条在浴中的停留时间应不少于1012s，相应的浴中浸长不宜短于，相应的浴中浸长不宜短于1.21.8m。当喷丝头孔数很多时。当喷丝头孔数很多时(如如3万孔以上万孔以上)，浸长还应再长些。