高分子質(zhì)量聚乙烯醇的合成及其高強(qiáng)高模纖維的制備.pdf

1、高強(qiáng)高模纖維以其優(yōu)越的性能和廣泛的用途，成為當(dāng)今纖維發(fā)展的重要方向。聚乙烯醇(PVA)以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)已成為繼聚乙烯之后的又一個(gè)柔性鏈聚合物制備高強(qiáng)高模纖維的重要研究模型。聚乙烯醇的理論強(qiáng)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(qiáng)度達(dá)21.1cN/dtex(可樂(lè)麗．K-Ⅱ)，最高模量達(dá)600cN/dtex，但僅為極限強(qiáng)度和模量得10％和30％左右。實(shí)驗(yàn)室纖維試制樣品的最高強(qiáng)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(qiáng)高模PVA纖維仍然有很大的發(fā)展空間。 目前所公認(rèn)的制備高強(qiáng)高模PVA纖維的前提條件是高的相對(duì)分子質(zhì)量和高線(xiàn)性度的PVA作為原料以及達(dá)到盡可能高的拉伸倍數(shù)。本文采用無(wú)乳化劑乳液聚合，氧化還原引發(fā)劑體系實(shí)現(xiàn)了在室溫14～20℃下合成高線(xiàn)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(duì)PVA的分

3、子量和分子結(jié)構(gòu)的影響。探討了線(xiàn)性高分子量PVA結(jié)構(gòu)的控制方法。結(jié)果表明，以過(guò)硫酸鉀為氧化劑的氧化還原引發(fā)劑體系的無(wú)乳化劑乳液聚合可以制備出聚合度高(9899)、線(xiàn)性好的PVA；聚合過(guò)程對(duì)PVA的分子量和結(jié)構(gòu)均有顯著的影響；在無(wú)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(huì)對(duì)PVA的線(xiàn)性程度產(chǎn)生很大影響。因此，可以通過(guò)聚合過(guò)程來(lái)控制PVA的分子量和鏈結(jié)構(gòu)。

4、 通過(guò)凝膠紡絲方法對(duì)不同轉(zhuǎn)化率的PVA原料進(jìn)行紡絲，結(jié)果表明，低轉(zhuǎn)化率PVA更適合作為高強(qiáng)高模PVA纖維的紡絲原料，其纖維的斷裂強(qiáng)度和模量可達(dá)19.96 cN/drex和385.2 cN/dtex，高于同體系高轉(zhuǎn)化率PVA纖維。通過(guò)光學(xué)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(qiáng)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(guò)偏光和SEM及DSCX寸橫紋絲進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，初步判定