应用化学毕业论文

学生毕业设计（论文）开题报告书

课题名称聚乙烯醇纤维的制备及研究

姓名

学号

学院学院

专业应用化工技术

班级应化3121

指导教师

企业指导教师

2015年3月8日

设计题目：聚乙烯醇纤维的制备及研究

设计内容：

1、根据所需材料的功能性，确定聚合物的种类及性能要求。

2、选择制备聚合物需要的材料、助剂，并分析选择的依据。

3、制定材料制备的工艺路线（确定实验条件，试验方法），分析实验的依据。

4、选用合适的分析方法确定所得聚合物，画出实验分析的数据或曲线，证实工艺的成功。并分析所得产物的结构、性能。

5、分析实验中可能出现的问题及解决方案。

6、分析产物在性能、结构分析中可能出现

一、文献综述

聚乙烯醇(筒称PVA)纤维是由德国化学家W.O．Herrmarm和W．WHachnel博士于1924年合成的，该聚乙烯醇纤维不具备必要的耐热水性，实用价值很小。1939年，日本樱田一郎、矢泽将英，朝鲜李升基将这种纤维用甲醛处理，制得聚乙烯醇缩甲醛纤维，该纤维具有柔软、保暖等特性。20世纪60年代中期：我国从日本进口一套维纶生产线。20世纪∞年代初期：均处于半停产状态。3)20世纪80年代中后期：PVA生产企业逐步呈现活力。4)20世纪90年代中期：PVA行业得到了进一步发展。5)20世纪90年代后期：PVA行业出现了阶段性停滞，发展欲望受到抑制。6)21世纪初至2007年：PVA行业在国内、国际市场上均出现了前所未有的欣欣向荣的局面。经过近半个世纪的发展，各企业不断采用新技术、新工艺，引进国外先进装置和改扩建，使我国PVA及其纤维工业在产量、质量、科研、品种开发和用途开拓、节能降耗等方面都取得了很大的进展。

目前我国聚乙烯醇纤维的生产方法基本上以湿法纺丝和含硼碱性芒硝纺丝法为主，干法纺丝和聚醋酸乙烯醇解直接纺丝还未实现大规模工业化生产，而国际上日本山浦等公司已经开始采用高规整度聚乙烯醇的乙二醇溶液进行凝胶纺丝；国际上，聚乙烯醇纤维主要利用聚乙烯醇具有水溶、乳化、螯合和化学交联的能力，开发出各具特色和用途的功能性纤维、特色化纤维和弹性纤维等数十种产品，如：水溶性纤维、中空纤维、阻燃纤维、离子交换纤维、陶瓷纤维、超高强高模纤维、高强高模纤维、中强中模纤维、乙烯乙烯醇共聚物/涤纶或乙烯乙烯醇共聚物/锦纶双组份纤维等等，应用领域涉及服装、床上用品、工业、农业、食品、包装、建材增强材料、水利、渔业、医药卫生等方面。我国聚乙烯醇产品结构设计呈直链单一结构，比例也不合理，只有棉型、毛型、牵切纱和强力丝等几种，近几年虽然开发出水溶性纤维、高强高模纤维和阻燃纤维，但与先进国家相比，不论产品品种、质量、规模和应用领域都存在较大差距。

二、课题研究

2.1研究目的和意义

本课题站在循环经济的视角，把废弃毛发（如羊毛、猪毛、牛毛、人发等）高值化再利用。达到资源化处理，高值化加工，纤维化再生，多元化利用的目的。探讨一条废弃毛发清洁、绿色、全量化加工和利用的途径。

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2.2研究方案

2.2.1原料选择

普通聚乙烯醇具有较高的聚合度和醇解度，在柔性主链上含有大量羟基，分子间和分子内形成大量氢键，物理交联点多，密度高，导致聚乙烯醇纤维结晶度高，不利于水分子的渗入。若提高水溶性必须减弱大分子间的亲和力，其一般方法有两种：降低羟基含量和增加羟基间的距离。

聚乙烯醇随着聚合度的增加，纤维疏水性增加，水溶温度相应提高。

所以，采用低聚合度的聚乙烯醇进行纺丝，可得到水溶温度较低的纤维。

但聚合度降低，可纺性变差。日本专利中使用低聚合度（小于800）组分与高聚合度（大于1000）组分进行混合纺丝，制得的纤维可纺性及水溶性都比较理想。

聚乙烯醇的醇解度对纤维水溶性的影响也很大。残余乙酰基将妨碍大分子的紧密排列，使结晶性变差，水溶温度降低。但是，残余乙酰基的存在，会影响初生纤维的拉伸性能，使断丝、毛丝增多，还会影响纤维着色，因此水溶性聚乙烯醇的醇解度应有一适当水平。

另外，还可以引人共聚组分，改变聚乙烯醇分子链的化学结构和规整度，降低分子间、分子内羟基作用，以提高其水溶性。如将醋酸乙烯酯等乙烯酯类单体和具有能产生羧酸及内酯环的单体（如丙烯酰胺）共聚得到乙烯酯类聚合物，在甲醇或二甲基亚砜（DMSO）溶液中皂化，可以得到改性聚乙烯醇。

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2.2.2工艺路线

*PVA →水洗→脱水→精PVA→溶解→混合→过滤→脱泡→纺丝原液纺丝原液→纺丝位→计量泵→烛型过滤器→喷丝头→凝固浴→初生纤维*初生纤维→拉伸→热定型→缩醛化→上油→干燥→（短丝丝束的切断）长丝的加捻、络筒。

1）纺丝原液制备

水溶性PVA纤维原料在水中的溶解过程与维尼纶的原液溶解相似。适当提高溶解温度，不但有利于溶剂的扩散，加快PVA的溶胀，同时由于高温降低了扩散层的粘度，大分子也较容易脱离表面层。所以，提高温度可以提高溶解速度。工业化生产时，在98—99℃的溶解温度下，1 tPVA原料适宜的溶解时间为150—180 min。溶解以后的溶液，尤其是未经水洗的PvA原液，存在凝胶粒子和机械杂质等，必须进行过滤，过滤可采用二次过滤方式以保证过滤质量。过滤完毕后，还必须对原液进行脱泡，可采用常压静止脱泡。但由于PVA原液粘度较高，气泡脱除速度慢，为缩短脱泡时间，最好采用负压静置脱泡。

*水洗和脱水

水洗的目的是降低聚乙烯醇物料中醋酸钠含量，使之不超过0.05％～0.2％，否则将使纤维在热处理时发生碱性着色。通过水洗，还可以除去物料中一部分相对分子质量过低的聚乙烯醇，改善其相对分子质量的多分散性。另外，水洗过程中，聚乙烯醇发生适度膨润，有利于溶解。

水洗过程中主要调节水洗温度和洗涤水量。如在长网式水洗机上主要依靠调节洗涤水的温度以控制洗涤后的聚乙烯醇中的醋酸钠含量；在网槽结合式水洗机上则以调节洗涤水用量为主，水洗温度一般不超过30～40℃，耗水量约为10t／t(PVA)。

通常精聚乙烯醇的含水率控制在60％～65％之间，相应压榨率约为70％。当水洗后的聚乙烯醇的膨润度过大，或水洗温度过高时都将使水洗后的聚乙烯醇的脱水过程发生困难。

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