聚乙烯醇制维尼纶

1、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220240，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1516%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3545%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

2、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: 名称名称项目项目 规格规格 聚乙烯醇聚乙烯醇 纯度，纯度，% %8585以上以上9090以上以上 挥发度，挥发度，% %6 6以下以下9 9以下以下 苛性钠，苛性钠，% %0.30.3以下以下0.20.2以下以下 残

3、留醋酸根，残留醋酸根，% %7 7以下以下2.32.3以下以下 平均聚合度平均聚合度175017505050175017505050 铁，铁，% %0.010.01以下以下0.0010.001以下以下 白度，白度，% %9090以上以上 透明度，透明度，% %9090以上以上 着色度，着色度，% %8686以上以上8888以上以上 膨润度，膨润度，% %19019015151451451616 表观密度，表观密度，g/cm3g/cm30.020.020.270.270.470.470.050.05 粒度，粒度，% % 5 5目目1 1 5-60 5-60 目目9494 60 60 目目5 51

4、 1以下以下 原材料规格: 芒硝芒硝 结晶结晶无水无水 Na2SO4,%Na2SO4,%8888以上以上9696 H2SO4,%H2SO4,%1 1以下以下 ZnSO4,%ZnSO4,%0.10.1以下以下 NaCl,%NaCl,% 0.70.7 CaSO4+MgSO4,%CaSO4+MgSO4,% 1.261.26 水中不溶物水中不溶物,%,% 0.10.1 烧碱烧碱 固体固体液体液体 NaOH,%NaOH,%9898以上以上4545以上以上 NaCO3,%NaCO3,%0.80.8以下以下0.30.3以下以下 NaSO4,%NaSO4,%0.150.15以下以下0.030.03以下以下 S

5、iO2,%SiO2,%0.070.07以下以下0.030.03以下以下 Al2O3,%Al2O3,%0.020.02以下以下0.020.02以下以下 CaO,%CaO,%0.010.01以下以下0.0050.005以下以下 Fe2O4,%Fe2O4,%0.0040.004以下以下0.0030.003以下以下 Mn,%Mn,%0.00050.0005以下以下0.000260.00026以下以下 NaCl,%NaCl,% 0.070.07以下以下 原材料规格: 油剂油剂 有效成分有效成分6060 PHPH值值7 79 9 二氧化钛二氧化钛 水分，水分，% %0.50.5以下以下 纯度，纯度，% %

6、9898以上以上 筛上成分，筛上成分，% %0.030.03以下以下 三氧化二钛，三氧化二钛，% %0.010.01以下以下 灼热减度，灼热减度，% %0.50.5以下以下 水分散性，水分散性，% %5 5 过滤值过滤值(Kw)(Kw)350350以下以下 甲醇甲醇外观外观 无色透明，不含机械杂质无色透明，不含机械杂质 相对溶度（相对溶度（2020）0.7930.793 64646767范围内馏范围内馏9898 出物，出物，% %（体积）（体积） 酸值，酸值，mg KOH/gmg KOH/g0.050.05 醚值，醚值，% %0.60.6 酮及醛的含量，酮及醛的含量，% %0.120.12 铁

7、含量，铁含量，% %无无 甲醛甲醛 外观外观无色透明无色透明 浓度，浓度，% %36053605以上以上 游离酸（游离酸（HCOOHHCOOH）g/100molg/100mol0.040.04以下以下 CH3OHCH3OH7 79 9 灰分，灰分，g/100molg/100mol0.010.01以下以下 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、

8、游离碱等。调整洗涤水温度 2630，网速100130cm/min，使水洗聚 乙烯醇中的醋酸钠含量控制在0.220.04% （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622%，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，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，吸入预先加有再用抽真空的方式，吸入预先加有80定量热水的间歇式定量热水的间歇式 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，可迅速将温度升到有直接蒸汽，可迅速将温度升到

9、90，并通过蒸汽夹套，并通过蒸汽夹套， 保证溶解温度为保证溶解温度为982，为了制得一定浓度的聚乙烯醇溶，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，控制溶液浓度为液，生产中通常采用测定粘度的方法，控制溶液浓度为 160.3%。 如制备消光纤维，还需在水洗聚乙烯醇投入溶解之前，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。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。用。废丝水洗后，投入溶解

10、机内，用蒸汽加压溶解成溶液。 溶解温度控制在溶解温度控制在124左右，溶解左右，溶解6%以上，经过滤后分批以上，经过滤后分批 加入其它溶解后的溶液中回收使用。加入其它溶解后的溶液中回收使用。 2.溶解溶解 3.过滤、脱泡 溶解后的聚乙烯醇溶液，用齿 轮泵送到过滤调压槽，经板框 压滤机过滤。滤液溶液中的杂 质，送入脱泡桶中静止脱泡6h 以上。脱泡后的溶液，用压缩 空气压入二道过滤机过滤，经 纺丝调压槽调节一定压力送往 纺丝机。 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

11、.56dtex短纤维半成品规格 项目项目标准标准合格合格不合格不合格备注备注 湿强力，湿强力，7.007.006.006.005.995.998%8% 水中软化点，水中软化点， 88.088.085.095.085.095.084.584.5 95.595.5 色相色相1.801.801.951.952.002.00 1.11dtex1.11dtex长束丝半成品规格长束丝半成品规格 项目项目标准标准合格合格不合格不合格备注备注 湿强力，湿强力，6.506.505.605.605.595.595%5% 水中软化水中软化 点，点， 97.597.595.0100.95.0100. 0 0 95.0

12、95.0 色相色相1.801.801.951.952.002.00 1.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 2836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451。 导丝盘延伸率

13、一般为130150%，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6075%，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

14、丝束温度 在短时间内提高到225230，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5080%，干热延伸速 度一般为90120m/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1020%。 6.冷却与切断 ： 冷却 经热处理的丝束，在冷却机

15、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

16、中。 短纤短纤 （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

17、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4050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

18、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2530g/L甲醛、200300g/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