[发明专利]一种PVA高含固量纺丝液的制备方法及应用

说明书

本发明涉及一种PVA高含固量纺丝液的制备方法及应用，先向含有DMF和水的溶解釜中加入PVA，分阶段升温至PVA溶胀，然后向溶解釜中通入CO₂气体形成一定的压力，至PVA完全溶解，最后再以一定的速度排出CO₂气体，得到含固量为35～40wt％的PVA高含固量纺丝液；将PVA高含固量纺丝液经干湿法纺丝制备高强粗旦PVA纤维，干湿法纺丝的工艺流程为：PVA高含固量纺丝液经喷丝孔挤出形成纺丝细流→纺丝细流经过空气层进入凝固浴→一次拉伸→三次萃取→两次热拉伸，制得的高强粗旦PVA纤维的纤度为29～38dtex，断裂强度为13.0～14.2cN/dtex，弹性模量为330～341cN/dtex。本发明的方法制备出的PVA纺丝液具有高含固量，高含固量纺丝液可用于制备高强粗旦PVA纤维，进而应用于堤坝护坡、桥梁隧道、围海造田、机场跑道等领域。

技术领域

本发明属于聚乙烯醇纤维技术领域，涉及一种聚乙烯醇(PVA)高含固量纺丝液的制备方法及应用，涉及一种PVA高含固量纺丝液的制备方法及应用PVA高含固量纺丝液制备高强粗旦PVA纤维。

背景技术

混凝土具有抗压强度高、耐久性优异、成本低廉以及原料来源广泛等优势，因此被广泛用于公路、桥梁、隧道、机场、堤坝、码头及军工国防等领域。然而，传统的混凝土存在断裂强度低、抗裂性差及脆性大等缺点，高强高模PVA纤维因其断裂强度高、与水泥基混凝土粘合力强、耐环境性能良好等优点，常被用于增强混凝土。然而，由于目前普通的高强高模PVA纤维的纤度较小，在混凝土中易出现抱合现象，导致每吨混凝土最大纤维掺量仅为1.6kg左右。而高强粗旦PVA纤维的纤度较大，比表面积较小，可有效的减少纤维之间的缠结，在每吨混凝土中的最大纤维掺量可达到25kg左右，因此其可在混凝土中形成均匀、密集分布的三维乱向搭接牵连体系，有效的改善混凝土抗裂性差及脆性大等缺点。

专利CN2018112566827采用湿法纺丝法制备出了高强高模PVA纤维，但因湿法纺丝工艺中纺丝液浓度较低，导致制备出的PVA纤维纤度较小，大约在2dtex左右。专利CN2012100796337以水为增塑剂，通过熔融纺丝法制备出了粗旦PVA纤维，但因其强度、模量不高(断裂强度为1000～1700MPa，弹性模量为25～32GPa)，且因其工艺参数复杂，无法制备出高强粗旦聚乙烯醇纤维。专利CN2009100573106采用固相醇解法制备出了粗旦PVA纤维，但因其断裂强度为600～1000MPa，弹性模量为25～40GPa，无法满足土建用混凝土的抗裂、增强效果，导致难以制备出高强粗旦PVA纤维，这很大程度上制约了粗旦PVA纤维在土工建筑领域中的进一步应用。

目前通过熔融纺丝法可制备纤度较大的纤维，但是其制备出的纤维一方面力学性能较低(断裂强度12.5cN/detx)，另一方面其制备工艺复杂，难以工业化。通常湿法纺丝或干湿法纺丝的纺丝液浓度较低，也难以制备出粗旦PVA纤维。若PVA纺丝液含固量过低，纺丝液细流与凝固浴之间发生双扩散的浓差较大，制备出的PVA纤维会生成孔洞，很难得到高强粗旦的PVA纤维。随着纺丝液含固量的增加，纺丝液细流与凝固浴之间发生双扩散的浓差作用减弱，溶剂的扩散量显著降低，这就有效抑制了纤维中孔洞的生成，由此得到的初生纤维密度增大、结构均匀性提高，有利于制备高强粗旦的PVA纤维。因此制备高强粗旦PVA纤维的关键因素时需要具备高浓度的纺丝液。

然而，现有技术的方法无法制得高浓度的纺丝液。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的上述问题，提供一种PVA高含固量纺丝液的制备方法及应用。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：