聚乙烯醇制维尼纶

聚乙烯醇制维尼纶湿法干法半熔法由于聚乙烯醇的熔融温度为220~240℃，没有明显的稳定熔融态，在250℃以上完全分解变色，故不能直接采用熔融法纺丝。湿法纺丝是将15~16%的聚乙烯醇水溶液，经喷丝头压入以芒硝或烧碱溶液为凝固剂的溶液中，而制成纤维。湿法纺丝工艺比较成熟，生产能力大。其中芒硝法是目前工艺生产上普遍采用的方法。纺丝是将35~45%的聚乙烯醇水溶液，经喷丝板压入热空气甬道中，使溶剂水不断蒸发而制得纤维。干法纺丝制得的纤维，具有特殊的优点，工艺流程短，不需要特殊的化工原料，基本无三废，回收简单。半熔融法以水或其他溶剂为增塑剂，将50%以上的原料，高温下挤压成形，相当于塑料加工。由于此法工艺简单，聚乙烯醇浓度高，适用于高强力纤维的纺制。纺丝水洗脱洗过滤过滤水洗纺丝过滤脱洗过滤冷却卷绕切断卷曲缩醛化热处理干燥预热二浴收缩2冷却卷绕缩醛化上油干燥打包水洗二浴干燥热处理预热收缩1上油干燥卷绕水洗牵切纺PVA维尼纶短纤维和长束丝的生产过程如图所示:名称项目规格聚乙烯醇纯度，%85以上90以上挥发度，%6以下9以下苛性钠，%0.3以下0.2以下残留醋酸根，%7以下2.3以下平均聚合度1750±501750±50铁，%0.01以下0.001以下白度，%90以上透明度，%90以上着色度，%86以上88以上膨润度，%190±15145±16表观密度，g/cm30.02～0.270.47±0.05粒度，%〈5目15-60目94〉60目51以下原材料规格:原材料规格芒硝结晶无水Na2SO4,%88以上≥96H2SO4,%1以下ZnSO4,%0.1以下NaCl,%≤0.7CaSO4+MgSO4,%≤1.26水中不溶物,%≤0.1烧碱固体液体NaOH,%98以上45以上NaCO3,%0.8以下0.3以下NaSO4,%0.15以下0.03以下SiO2,%0.07以下0.03以下Al2O3,%0.02以下0.02以下CaO,%0.01以下0.005以下Fe2O4,%0.004以下0.003以下Mn,%0.0005以下0.00026以下NaCl,%0.07以下原材料规格:油剂有效成分60PH值7～9二氧化钛水分，%0.5以下纯度，%98以上筛上成分，%0.03以下三氧化二钛，%0.01以下灼热减度，%0.5以下水分散性，%5过滤值(Kw)350以下甲醇外观无色透明，不含机械杂质相对溶度（20℃）0.79364～67℃范围内馏〉98出物，%（体积）酸值，mgKOH/g〈0.05醚值，%〈0.6酮及醛的含量，%〈0.12铁含量，%无甲醛外观无色透明浓度，%3605以上游离酸（HCOOH）g/100mol0.04以下CH3OH7～9灰分，g/100mol0.01以下原材料规格:工艺生产过程:整理纺丝、热处理聚乙烯醇溶液的制备牵切纱生产(一)聚烯醇溶液的制备1.水洗为了减少聚乙烯醇平均聚合度、膨润度、着色度的波动，将2批或3批聚乙烯醇搭配混合使用。将袋装的聚乙烯醇投入长网式水洗机上，用流量为10m3/h的水淋洗，除去其中的醋酸钠、游离碱等。调整洗涤水温度26~30℃，网速100~130cm/min，使水洗聚乙烯醇中的醋酸钠含量控制在0.22±0.04%（对聚乙烯醇）的规定范围内以保证纤维的色相。水洗后的聚乙烯醇经压辊压榨脱水，使含水量为62±2%，然后用风机吹入贮料仓中。贮料含内的水洗聚乙烯醇经风机送到计量秤内称量，再用抽真空的方式，吸入预先加有80℃定量热水的间歇式溶解机中，聚乙烯醇在热水中边搅拌边溶解。溶解机内装有直接蒸汽，可迅速将温度升到90℃，并通过蒸汽夹套，保证溶解温度为98±2℃，为了制得一定浓度的聚乙烯醇溶液，生产中通常采用测定粘度的方法，控制溶液浓度为16±0.3%。如制备消光纤维，还需在水洗聚乙烯醇投入溶解之前，加入定量的用水充分分散的消光剂二氧化钛。后工序纺丝、热处理生产中产生的废丝，可以回收利用。废丝水洗后，投入溶解机内，用蒸汽加压溶解成溶液。溶解温度控制在124℃左右，溶解6%以上，经过滤后分批加入其它溶解后的溶液中回收使用。2.溶解通过纺丝、热处理过程，把聚乙烯醇溶液加工成纤维状，使它具有一定粗细，一定强力和耐热水性。纺丝、热处理的工艺流程如图所示。经纺丝、热处理后（二）纺丝、热处理1.56dtex短纤维半成品规格项目标准合格不合格备注湿强力，7.006.005.998%水中软化点，℃88.085.0~95.084.595.5色相1.801.952.001.11dtex长束丝半成品规格项目标准合格不合格备注湿强力，6.505.605.595%水中软化点，℃97.595.0~100.095.0色相1.801.952.001.纺丝:纺丝聚乙烯醇溶液由计量泵定量压入烛型过滤器后，从黄白金制成的喷丝头小孔喷出，进入凝固浴，在浴中凝固脱水而形成纤维。其纤维经刮液导钩绕道导丝盘上。在第一第二导丝盘间，经导丝盘延伸后，在卷绕机上进行集束。根据生产纤维的规格，调节计量泵送出溶液的流量。6000孔喷丝头生产1.56dtex短纤维时的流量，一般为430cm3/(min·锭)。每台纺丝机分为两侧，每侧有28~36个锭位。凝固液的组成为硫酸钠416g/L；硫酸锌1.3g/L；硫酸0.24g/L;其相对密度为1.320；温度为45±1℃。导丝盘延伸率一般为130~150%，延伸率的计算方式：延伸率%=(后卷辊速度-前卷辊速度)/前卷辊速度×100%.2.湿热延伸:湿热延伸由卷绕机引出来的丝束，经90℃的芒硝368g/L的水溶液（水浴），引向干燥机，由于卷绕机和干燥机卷辊速度的差异，丝束在此进行湿热延伸，湿热延伸率为60~75%，为使丝束得到均匀的干燥、延伸、热处理，丝束在出二浴机前，经过玻璃导管榨液整形。用导杆将丝束调整成一定厚度，一定宽度的扁平状。3.干燥和预热：干燥丝束在进行干热延伸和热处理之前，必须进行干燥，使其含水量达到5%左右。丝束的干燥是在带有芒硝和张力情况下进行的。预热干燥后的丝束继续加热，使丝束温度在短时间内提高到225~230℃，以便进行干热延伸和热处理。预热机内与干燥干燥机内的丝束速度相同。4.干热延伸：干热延伸为了提高纤维大分子的取向度和结晶度，从而提高纤维的强度和耐热水性，在预热机与热处理机之间进行干燥延伸，延伸率为50~80%，干热延伸速度一般为90~120m/min。5.收缩热处理：收缩热处理为了消除因拉伸产生的内应力使纤维非晶区大分子致密化，须要进行收缩热处理。短纤维的收缩热处理是在热处理机和冷却机之间进行的，收缩率为5%左右，长丝束的收缩热处理，是在收缩机内进行的，收缩率为10~20%。6.冷却与切断：冷却经热处理的丝束，在冷却机上进行急速冷却后，卷绕在丝轴车上。切断生产短纤维时，卷绕在丝轴车上的丝束，喂入切断机，切成一定长度，然后用风机送到整理热水卷曲。短纤维切断长度，根据生产纤维的规格来确定，棉型纤维的长度一般为35mm。7.固浴：凝固浴凝固浴和湿热延伸浴（二浴）都为循环使用。从纺丝机出来的被稀释的凝固浴回到循环槽，适当补加芒硝液和稀硫酸，然后从循环槽送出，经加热器加热到一定温度，送到蒸发机浓缩，以保持一定浓度。另外有5%的循环液过滤除去杂质。湿热延伸机出来的二浴液，回到二浴循环槽。滴加少量的碱或酸调节酸度，加热到一定温度循环使用。二浴液用凝固浴加水调配，其增液部分，送到凝固浴中。短纤（三）整理:纺丝成形后的纤维，经过延伸、热处理后，在强度等机械性能方面，已达到使用要求。但耐热水性差，在沸水中剧烈膨润、收缩，直到溶解。因此还有进行化学处理，以进一步提高耐热水性。在聚乙烯醇大分子中有许多羟基，它是聚乙烯醇纤维具有亲水性二耐热水性差的原因。聚乙烯醇可以与醛类发生缩醛反应，经羟基封闭，而代之以其他疏水性基团，从而使耐热水性提高。能与聚乙烯醇进行缩醛化反应的醛类很多，工业上最常用的是甲醛，因为甲醛最容易制得，成本不高，缩醛化后制得的纤维性能优良。维尼纶短纤维，长丝束整理工业流程如图所示。维尼纶长丝束在整理过程中，没有热水卷曲和打包程序，其余过程与短纤维相同。经干燥后的长丝束，卷绕在丝轴上，供生产牵切纱使用。1.热水卷曲:热水卷曲为了使短纤维便于纺织加工，必须进行卷曲，以提高纤维的抱合性能。在切断后送到整理热水卷曲时，用90℃左右的热水充分浸泡5min，使纤维自由收缩产生卷曲。为了防止纤维过度溶胀，需在水中加入一定量的芒硝。2.前水洗:前水洗过去进行短纤维无芒硝缩醛化反应时，需先用40~50℃的水，将纤维上带的芒硝洗去。现采用热水卷曲和含有芒硝的溶液进行缩醛化反应，而前水洗仅做均匀布棉和压榨脱水使用。长丝束一直是采用含有芒硝进行缩醛化反应的。其中水洗浴中含有一定浓度的芒硝，借以调整缩醛化液中的芒硝含量，另外在前水洗时，调整长丝束的张力，防止丝束运输中缠卷辊。3.前回收、后回收:纤维缩醛化后，从缩醛化浴中出来，带有大量的缩醛化液，而纤维进入缩醛化浴时，，又带入大量的水，是缩醛化浴稀释，为了降低硫酸、甲醛的消耗。在缩醛化浴前后，设置了前回收、后回收。回收液的浓度约为缩醛化液浓度的50%，温度大体同缩醛化浴的温度。带水的纤维进入前回收，使回收液稀释，而出缩醛化的纤维，又把酸和醛带入回收液中，使回收的浓度基本保持平衡。4.缩醛化:缩醛化用甲醛和聚乙烯醇进行缩醛化反应时，聚乙烯醇大分子中的一部分羟基，被疏水性的亚甲基所取代，从而提高耐热水性。缩醛化的程度用被取代的羟基占全部羟基的百分数表示，称为醛化度。缩醛化浴由浓度为25~30g/L甲醛、200~300g/L硫酸、200g/L芒硝水溶液组成。其中甲醛为反应剂，硫酸为催化剂，芒硝为阻溶胀剂。缩醛化浴温度一般控制在70℃左右，提高甲醛、硫酸浓度，或提高缩醛化浴温度，都可加快反应速度。但反应强烈，会使聚乙烯醇纤维中的低分子物溶出而产生树脂化丝，造成生产不正常，产品质量下降。加入阻溶胀剂，聚乙烯醇和甲醛发生的基本反应为聚乙烯醇和甲醛发生的基本反应为:5.温水和洗上油:用70℃左右的热水，将纤维上带有的缩醛化液洗掉，以免纤维变黄。为增加纤维的柔软性，减小纤维电阻，使便于纺织加工，在生产过程中，将纤维用油浴喷淋和浸泡。油浴是浓度为5g/L左右的高级脂肪醇磷酸酯或硫酸酯的水溶液，温度60~70℃。6.干燥、打包：水洗、压榨脱水后，短纤维经开纤机开松，用风机送入干燥机中，在通风式干燥机中，烘出纤维上带有的水，使纤维含水率达到5%左右。再将干燥后的纤维用风机送入打包机中，打成每包200mg的短纤维成品。(四)牵切纱生产:将维尼纶长丝束，经牵切、粗纺、络筒、打包制成维尼纶牵切纱。工艺流程如图所示。牵切纱生产过程与棉纺织加工过程大体相同，只是没有清花、梳棉、并条而已。维尼纶牵切纱强力高，29.5tex的牵切纱品质指标可以高达7500（分）以上。只是在粗纱、细纱生产过程中易断头，影响成品质量和生产率。1.粗纱、细纱、络筒：将牵切条在粗纱机上牵伸、捻回，制成具有一定强度的粗纱。将粗纱在细纱机上牵伸、捻回，制成细纱。将细纱在络筒机上倒卷，清除纱上的粗节、接头不良疵点。然后打成30kg左右的包出厂。2.牵切:经梳头机把长丝束的一端梳成笔尖形，以便于梳头搭接，防止牵切条搭头处偏重。然后在牵切机上强制拉撕成长度不完全相同的100mm左右纤维。同时用机械卷曲方法，使纤维具有一定的卷曲度，制成粗细比较均匀的牵切条。