[发明专利]纤维素-聚乙烯醇复合纤维及其制备方法

说明书

本申请是分案申请，原申请的申请号为“200780048078.9”，申请日为2007年12月26日，发明名称为“纤维素-聚乙烯醇复合纤维及其制备方法”。

相关申请的交叉引用

本申请享有于2006年12月26日向韩国工业产权局提出的韩国专利申请No.10-2006-0133760的优先权和权益，在此出于各种目的将其全文引入作为参考。

背景技术

(a)技术领域

本发明涉及纤维素/聚乙烯醇复合纤维及其制备方法。

(b)相关技术描述

纤维素具有通过分子链之间或分子链内部之间的强氢键构成的晶体结构，因此很难用一般溶剂溶解。通常，能够破坏所述晶体结构的N-甲基吗啉-N-氧化物(下称“NMMO”)用作溶解纤维素的溶剂。

和制备聚酯和粘液丝(viscose rayon)的一般方法相比，使用溶液制备纤维素纤维的方法(其中纤维素溶于NMMO中)具有能量消耗较少和用水量较少的优势，这是因为NMMO可再循环。此外，和粘液丝方法不同，使用NMMO的方法具有较少的空气污染或水污染问题，因为NMMO无毒且几乎全部NMMO均可回收和再循环。

美国专利No.2,179,181(Graenacher等)首先提出了这种制备纤维素纤维的方法，其后续技术被认为是通过使用NMMO溶剂制备纤维素溶液的常规方法。

美国专利No.4,142,913和4,144,080提出下列方法：通过用NMMO溶剂(水含量的百分比：22wt％)混合纤维素浆片而溶解纤维素并将它们溶胀，然后通过蒸馏除去在组合物中的过量水。该方法可提供固定的工作条件，因为在该方法中，纤维素预先充分溶胀，然后，可纤维化的溶液在减压条件下通过蒸馏水而制备。然而，该方法需要长的溶解时间且缺陷在于纤维素分解且NMMO褪色。

美国专利No.4,211,574公开了下列制备方法：在85-95℃将浆片浸入液化NMMO溶剂(水含量：15wt％)中，该温度超过其沸点，将它们溶胀，然后将它们搅拌并加热而没有使其稠化。然而，该方法的缺点在于不能制备均相溶液，因为浆片表面形成凝胶膜，该凝胶膜阻止NMMO溶剂渗入浆片。

美国专利No.5,584,919公开下列制备溶液的方法：在50-60℃在研磨机中研磨并掺合固态NMMO(熔点：78℃)和纤维素浆片以制造粒状的混合颗粒，并将所述颗粒引入挤出机以制备溶液。然而，该方法的缺点在于难以制备并处理固态NMMO，也难以将该方法用于连续处理。

此外，下列技术是已知的通过使用纤维素、NMMO溶剂和聚合树脂制备纤维素纤维的方法。

美国专利No.3,447,939、3,508,941和4,255,300提出通过使用纤维素和聚乙烯醇(PVA)溶于NMMO的溶液制备纤维素纤维的方法。

此外，美国专利No.6,245,837公开了通过将纤维素和聚乙烯、聚乙二醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酰胺和类似物的混合物溶于NMMO而制造强度为27cN/tex的纤维的方法。然而，该方法的缺点在于通过该方法制备的纤维素纤维的强度太低，不能用于一般工业或轮胎帘线。

韩国专利公开No.2005-0003124公开了通过掺合0.1到30wt％的聚乙烯醇和纤维素制备纤维素/聚乙烯醇复合纤维。然而，该方法不能用于工业应用，因为掺入原液(dope)中的聚乙烯醇被洗脱到洗涤槽中且难以再循环NMMO。

发明概要

本发明的一方面在于提供满足工业纤维所需的性质的纤维素/聚乙烯醇复合纤维，及其制备方法，其中在洗涤过程期间聚乙烯醇的洗脱率低，且易于收集并再循环溶剂。

此外，本发明的另一方面在于提供通过使用所述纤维素/聚乙烯醇复合纤维制备的轮胎帘线。

为了达到这些目的，本发明提供纤维素/聚乙烯醇复合纤维，所述复合纤维包括重量比为70∶30到99∶1的纤维素和聚乙烯醇，其中所述聚乙烯醇包括53到60％的量的间规二单元组基团且其皂化度为至少99.0％。

根据该本发明，优选地，所述纤维素/聚乙烯醇复合纤维的干强度为6到10g/d，干伸长率为6到13％，干模数为150到400g/d。

本发明也提供制备纤维素/聚乙烯醇复合纤维的方法，包括下列步骤：i)通过将纤维素和间规聚乙烯醇的粉末混合物溶解于N-甲基吗啉-N-氧化物制备原液；ii)通过纺丝头对上述原液进行挤压纺丝；和iii)洗涤纺成的丝。

根据本发明，在洗涤的步骤iii)中，聚乙烯醇的洗脱率优选为5％或更小。

本发明也提供制备纤维素/聚乙烯醇复合纤维的方法，包括下列步骤：