[发明专利]海岛结构的可原纤化纤维、其制备方法及其应用

说明书

本发明涉及包括乙烯基醇聚合物(下文记作PVA)和不同于PVA的乙烯基聚合物，优选丙烯腈聚合物(下文记作PAN)的易于原纤化纤维，其特征在于该纤维通过单一的化学溶胀力或机械应力作用或二者结合的作用易于变性成超细原纤维，该纤维优选用于湿纺或干纺非织造织物，摩擦材料以及水泥和橡胶的增强纤维。

作为增强纤维，通常在汽车刹车和离合器中使用的各种摩擦材料的，常常利用石棉来制造，这是依据其捕集无机微粒的性能，耐热性，耐热熔结性，增强特性等等。然而，使用石棉要置于严格规则之下，因为石棉有害人体健康。所以近几年来，选择昂贵的芳酰胺纤维作为它的替代物。但是芳酰胺纤维太昂贵，所以在使用方式受到限制。因此，具有不充分增强性能的材料诸如天然纸浆，它在结合体中用作填料，但是这种填料材料会破坏所得产品的性能。因此迫切要求一种易于原纤化纤维，它比芳酰胺纤维便宜，并具有可原纤化特性，以便在结合体中得到颗粒捕集特性和增强特性。

由于上述石棉在非常严格规定下使用的理由也适用在石板板材领域，其中石棉用来增强水泥，因此使用普通用途的纤维诸如维尼纶作石棉的替代物。由于一般目的的纤维尺寸比石棉的大，石板与天然纸浆的原纤维混和使得所得增强石板具有这种降低的湿强度。这些厚纤维和天然纸浆破坏了产品性能。因此，要求发展具有较大强度的可原纤化纤维。对于增强橡胶等，使用间-或对-芳酰胺或维尼纶，但是这种纤维也有问题，该纤维应当用间苯二酚-甲醛-乳胶工艺处理，以便增强附着力。则就需要具有较高附着力、较大比表面积和较大强度的易于原纤化的纤维。

为满足这些要求，已作巨大努力对混合聚合物的相分离现象使用一种方法以产生超细合成纤维。例如，JPA 10617/1974,JPA 1760g/1976和JPB56925/1973分别叙述了通过挤出包括PAN(作海成分)和与丙烯腈或聚甲基丙烯酸甲酯聚合物接枝共聚的PVA(作岛成分)来产生原纤维。

按照这些专利所述技术，在凝固浴中使用水和原料溶液的溶剂的混和物或与具有凝固效能的单一有机溶剂的混和物，这是因为PAN是海成分。但是这种技术因为强烈的凝固作用和包括较高拉伸时的难度不能得到任何均匀的胶状长丝。因此，以稳定和廉价的工业方式制造具有优异的增强性能和较高强度的纤维仍是困难的。

由于聚合物的相容性是用添加接枝聚合物来增强的，纺丝溶液很难转变成相分离结构，从后不仅难以原纤化而且所得原纤维太薄容易有形，包括易于形成纤维球的问题。

另外，JPA 31376/1972公开了一种易于原纤化PVA纤维，它包括完全皂化的PVA作海成分和部分皂化的PVA作岛成分，但是这种纤维有缺点，部分皂化的PVA于原纤化加工期间在水中溶解，需要特定的体系或特定的化学反应剂处理原纤化过程所用的水；则在原纤化期间产生增大体积的泡沫，破坏了原纤化工艺；以及由于海成分和岛成分两者都包括PVA聚合物使得纤维的原纤化不能令人满意。

因此，需求一种主要包括PVA的纤维，它具有较高强度，易于原纤化，可高度分散并具有足够的增强效果，但这种纤维还未制造出。在这种情况下，本发明人勤奋研究找到易于原纤化纤维，它有令人满意的上述性能。

具体言之，本发明提供一种海岛截面的易于原纤化纤维，包括PVA(A)和不同于PVA的乙烯基聚合物(B)，其中成分(A)和(B)分别起海成分和岛成分作用，其特征在于纤维的强度是6g/d或更多且原纤化过程是30分钟或更少。制备这种易于原纤化纤维的方法是，将PVA(A)和聚合物(B)溶于有机溶剂制得纺丝溶液，湿纺或干-喷湿纺所得纺丝溶液，然后进入凝固浴，浴内盛有对两个聚合物有凝固能力的凝固溶剂和纺丝溶液的有机溶剂两者的混和物，在挤出浴中从纤维中去除纺丝溶液的有机溶剂，并拉伸所得长丝，使其具备以下1-3的条件：

1．纺丝溶液具有相分离结构，其中颗粒的粒径是2-50μm，聚合物(B)的溶液存在于聚合物(A)溶液中；

2．凝固溶剂是有机溶剂，凝固浴包括15-75wt％(重量)纺纱溶液的有机溶剂；和

3．总拉伸比是8或更多。

图1和2示例说明本发明纤维的截面，其中园点表示岛部分(在图中用数字图1标记的部分)由聚合物(B)构成，斜线表示的海部分(在图中用数字2标记的部分)由PVA(A)构成，在PVA(A)和聚合物(B)之间的边界内存在的空白部分(在图中用数字图3标记的部分)是空隙。