高分子質(zhì)量聚乙烯醇的合成及其高強高模纖維的制備.pdf

1、高強高模纖維以其優(yōu)越的性能和廣泛的用途，成為當今纖維發(fā)展的重要方向。聚乙烯醇(PVA)以其獨特的結(jié)構(gòu)已成為繼聚乙烯之后的又一個柔性鏈聚合物制備高強高模纖維的重要研究模型。聚乙烯醇的理論強度和理論模量為210和1900cN/dtex，而目前商品化的聚乙烯醇纖維的最高強度達21.1cN/dtex(可樂麗．K-Ⅱ)，最高模量達600cN/dtex，但僅為極限強度和模量得10％和30％左右。實驗室纖維試制樣品的最高強度和模量分別為39cN/dt

2、ex和915cN/dtex，為理論極限值的15％和50％。因此高強高模PVA纖維仍然有很大的發(fā)展空間。 目前所公認的制備高強高模PVA纖維的前提條件是高的相對分子質(zhì)量和高線性度的PVA作為原料以及達到盡可能高的拉伸倍數(shù)。本文采用無乳化劑乳液聚合，氧化還原引發(fā)劑體系實現(xiàn)了在室溫14～20℃下合成高線性度的超高分子質(zhì)量PVAc，繼而醇解為超高分子量的聚乙烯醇(PVA)。研究了聚合條件，如聚合溫度、引發(fā)劑濃度、單體轉(zhuǎn)化率，對PVA的分

3、子量和分子結(jié)構(gòu)的影響。探討了線性高分子量PVA結(jié)構(gòu)的控制方法。結(jié)果表明，以過硫酸鉀為氧化劑的氧化還原引發(fā)劑體系的無乳化劑乳液聚合可以制備出聚合度高(9899)、線性好的PVA；聚合過程對PVA的分子量和結(jié)構(gòu)均有顯著的影響；在無乳化劑乳液聚合恒速聚合區(qū)得到的聚合物分子量高，分子量分布窄且結(jié)構(gòu)比較規(guī)整，而在加速區(qū)，PVAc的支化和交聯(lián)現(xiàn)象變得顯著，最終會對PVA的線性程度產(chǎn)生很大影響。因此，可以通過聚合過程來控制PVA的分子量和鏈結(jié)構(gòu)。

4、 通過凝膠紡絲方法對不同轉(zhuǎn)化率的PVA原料進行紡絲，結(jié)果表明，低轉(zhuǎn)化率PVA更適合作為高強高模PVA纖維的紡絲原料，其纖維的斷裂強度和模量可達19.96 cN/drex和385.2 cN/dtex，高于同體系高轉(zhuǎn)化率PVA纖維。通過光學顯微鏡發(fā)現(xiàn)低轉(zhuǎn)化率PVA纖維經(jīng)熱拉伸后，有橫紋現(xiàn)象產(chǎn)生，這種橫紋絲較普通絲的強度和模量要高。規(guī)則等間距的橫紋反映出纖維內(nèi)部存在著規(guī)則的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。通過偏光和SEM及DSCX寸橫紋絲進行結(jié)構(gòu)分析，初步判定