聚乙烯醇纤维 (2)优秀课件.ppt

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1、聚乙烯醇纤维第1页，本讲稿共67页目录目录聚乙烯醇纤维聚乙烯醇纤维-聚乙烯醇纤维概述聚乙烯醇纤维概述-聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇的性质与制备-聚乙烯醇纤维的生产聚乙烯醇纤维的生产-聚乙烯醇纤维的应用与研究进展聚乙烯醇纤维的应用与研究进展第2页，本讲稿共67页聚乙烯醇纤维聚乙烯醇纤维-概述概述q以聚乙烯醇为原料纺织的纤维。以聚乙烯醇为原料纺织的纤维。q聚聚乙乙烯烯醇醇（Polyvinyl alcohol 缩缩写写：PVA）由由德德国国化化学学家家Herrmann和和Haehnee于于1924年年合合成成并并纺纺制制成成纤维纤维。q由于其具有水溶性，不能作服使用纤维由于其具有水溶性，不能作服使用

2、纤维。q日日本本化化学学家家樱樱田田一一朗朗和和朝朝鲜鲜化化学学家家李李升升基基通通过过对对聚聚乙乙烯烯醇醇纤纤维维热热处处理理和和缩缩甲甲醛醛化化，于于1939年年获获得得耐耐热热水水性性良好的聚乙烯醇缩甲醛纤维。良好的聚乙烯醇缩甲醛纤维。q1950年年在在日日本本实实现现了了聚聚乙乙烯烯醇醇缩缩甲甲醛醛纤纤维维的的工工业业化化生生产产，商品名称维尼纶（商品名称维尼纶（Vinylon），中国称之为维尼纶或维纶。），中国称之为维尼纶或维纶。第3页，本讲稿共67页聚乙烯醇纤维聚乙烯醇纤维-概述概述qq1963196319631963年年年年8 8 8 8月，我国从日本可乐丽公司引进年产月，我国从

3、日本可乐丽公司引进年产月，我国从日本可乐丽公司引进年产月，我国从日本可乐丽公司引进年产1 1 1 1万吨的万吨的万吨的万吨的维纶成套生产装置并在北京顺义建设北京维尼纶厂。维纶成套生产装置并在北京顺义建设北京维尼纶厂。维纶成套生产装置并在北京顺义建设北京维尼纶厂。维纶成套生产装置并在北京顺义建设北京维尼纶厂。1965196519651965年投产。年投产。年投产。年投产。qq1963196319631963年到年到年到年到1980198019801980年之间，我国先后建成年之间，我国先后建成年之间，我国先后建成年之间，我国先后建成14141414个维尼纶厂，个维尼纶厂，个维尼纶厂，个维尼纶厂，

4、维纶年生产能力达到维纶年生产能力达到维纶年生产能力达到维纶年生产能力达到16.516.516.516.5万吨。万吨。万吨。万吨。qq但由于维纶服用性差，但由于维纶服用性差，但由于维纶服用性差，但由于维纶服用性差，1981198119811981年后产量逐年下降年后产量逐年下降年后产量逐年下降年后产量逐年下降。qq2000200020002000年以后产量逐步趋于稳定。年以后产量逐步趋于稳定。年以后产量逐步趋于稳定。年以后产量逐步趋于稳定。qq2003200320032003年全国维伦总产量年全国维伦总产量年全国维伦总产量年全国维伦总产量3.263.263.263.26万吨。万吨。万吨。万吨。第

5、4页，本讲稿共67页我国我国1995-2003年年PVA纤维产量（纤维产量（t/a）年份年份年份年份199519951996199619971997199819981999199920002000200120012002 20032002 2003北维北维北维北维50735073248324834524523 35 5 川维川维川维川维169711697116294162941206512065900790076292629276647664103010301 111354 11354 1172811728福维福维福维福维133313333066306671071023552355228122

6、8116001600294329433728 48593728 4859广维广维广维广维47147112121212155215521678167811211121 湘维湘维湘维湘维369036904202420216391639283828381610161017801780148714873928 49043928 4904兰维兰维兰维兰维2397239732043204355935593786378634003400659865986414 40806414 4080上海上海上海上海石化石化石化石化150941509415890158907680768021922192510851083

7、9063906 皖维皖维皖维皖维25042504285128512636263647804780699169917690 78597690 7859合计合计合计合计45029450294568345683305083050824495244951641216412231323135 5283228320 033114 33114 3343033430第5页，本讲稿共67页聚乙烯醇纤维聚乙烯醇纤维-概述概述 现在维伦纤维已很少直接作为服装用纤维。现在维伦纤维已很少直接作为服装用纤维。现在维伦纤维已很少直接作为服装用纤维。现在维伦纤维已很少直接作为服装用纤维。在工业飞农业、渔业、运输和医用等方面的

8、应用不断扩在工业飞农业、渔业、运输和医用等方面的应用不断扩大。其主要用途如下大。其主要用途如下纤维增强材料纤维增强材料 可以作为塑料以及水泥、陶瓷等可以作为塑料以及水泥、陶瓷等的增强材料。特别是作为致癌物质的增强材料。特别是作为致癌物质石棉的石棉的代用品，制成的石棉板受到建筑业的极大代用品，制成的石棉板受到建筑业的极大重视。重视。渔网渔网 利用维纶断裂强度、耐冲击强度和耐海利用维纶断裂强度、耐冲击强度和耐海水腐蚀等都比较好的长处，用其制造各种类水腐蚀等都比较好的长处，用其制造各种类型的渔网、渔具、渔线。型的渔网、渔具、渔线。第6页，本讲稿共67页聚乙烯醇纤维聚乙烯醇纤维-概述概述绳缆绳缆 维纶

9、绳缆质轻、耐磨、不易扭结，具维纶绳缆质轻、耐磨、不易扭结，具有良好的抗冲击强度、耐气候性并耐海水腐有良好的抗冲击强度、耐气候性并耐海水腐蚀，在水产车辆、飞机、船舶、运输等方面蚀，在水产车辆、飞机、船舶、运输等方面有较多应用。有较多应用。帆布帆布 维纶帆布强度好飞质轻、耐摩擦和耐气维纶帆布强度好飞质轻、耐摩擦和耐气候性好，它在运输、仓储、建筑、农林等方候性好，它在运输、仓储、建筑、农林等方面有较多应用。面有较多应用。另外，维纶还可制作包装材料、非织造布滤材、另外，维纶还可制作包装材料、非织造布滤材、土工布等。土工布等。第7页，本讲稿共67页聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇的性质与制备1.分子结构分子

10、结构qq聚乙烯醇为聚醋酸乙烯醇解的产物。聚乙烯醇为聚醋酸乙烯醇解的产物。聚乙烯醇为聚醋酸乙烯醇解的产物。聚乙烯醇为聚醋酸乙烯醇解的产物。qq在不完全醇解的情况下，聚合物中实际含有乙烯醇在不完全醇解的情况下，聚合物中实际含有乙烯醇在不完全醇解的情况下，聚合物中实际含有乙烯醇在不完全醇解的情况下，聚合物中实际含有乙烯醇和醋酸乙烯两单元结构。和醋酸乙烯两单元结构。和醋酸乙烯两单元结构。和醋酸乙烯两单元结构。qq在讨论结构时仅针对纯聚乙烯醇。在讨论结构时仅针对纯聚乙烯醇。在讨论结构时仅针对纯聚乙烯醇。在讨论结构时仅针对纯聚乙烯醇。qq聚乙烯醇分子结构所含内容很广，对纤维来说，聚乙烯聚乙烯醇分子结构所含

11、内容很广，对纤维来说，聚乙烯聚乙烯醇分子结构所含内容很广，对纤维来说，聚乙烯聚乙烯醇分子结构所含内容很广，对纤维来说，聚乙烯醇聚合度、聚合度分布、醇解度、立体构型、单体连接醇聚合度、聚合度分布、醇解度、立体构型、单体连接醇聚合度、聚合度分布、醇解度、立体构型、单体连接醇聚合度、聚合度分布、醇解度、立体构型、单体连接方式、支化度、末端基等其对其性能的影响最为显著。方式、支化度、末端基等其对其性能的影响最为显著。方式、支化度、末端基等其对其性能的影响最为显著。方式、支化度、末端基等其对其性能的影响最为显著。第8页，本讲稿共67页聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇的性质与制备a.聚合度聚合度：平均聚合度与

12、纤维的力学性能密切相关。常规纤维常规纤维常规纤维常规纤维1400 17001400 1700。水溶纤维较低，高强高模纤维在。水溶纤维较低，高强高模纤维在。水溶纤维较低，高强高模纤维在。水溶纤维较低，高强高模纤维在50005000以上以上以上以上。专专 利利纺丝方法纺丝方法聚合度聚合度强度强度（cN/dtex）杨氏模量杨氏模量（cN/dtex）特开照特开照61215711干湿法干湿法310015.9366.2特开照特开照62289606干湿法干湿法490018.5344.6特开照特开照62162010干湿法干湿法660022.9440.0特开平特开平1124611干湿法干湿法700024.355

13、2.3国内工业装置生产国内工业装置生产普通湿法普通湿法17007.5150国内工业装置生产国内工业装置生产FWB纤维纤维170011.0260第9页，本讲稿共67页聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇的性质与制备b.b.分子量分布分子量分布分子量分布分子量分布醋酸乙烯聚合时，常常会发生链转移，使其醇解后醋酸乙烯聚合时，常常会发生链转移，使其醇解后醋酸乙烯聚合时，常常会发生链转移，使其醇解后醋酸乙烯聚合时，常常会发生链转移，使其醇解后形成分子量不等的聚乙烯醇。形成分子量不等的聚乙烯醇。形成分子量不等的聚乙烯醇。形成分子量不等的聚乙烯醇。聚乙烯醇分子量分布将影响纤维的强度及其它性能。聚乙烯醇分子量分布将影

14、响纤维的强度及其它性能。聚乙烯醇分子量分布将影响纤维的强度及其它性能。聚乙烯醇分子量分布将影响纤维的强度及其它性能。适合纺丝的聚乙烯醇分子量分布为适合纺丝的聚乙烯醇分子量分布为适合纺丝的聚乙烯醇分子量分布为适合纺丝的聚乙烯醇分子量分布为2-3.52-3.5聚乙烯醇羟基在大分子上的位置不同，可分为等规立聚乙烯醇羟基在大分子上的位置不同，可分为等规立聚乙烯醇羟基在大分子上的位置不同，可分为等规立聚乙烯醇羟基在大分子上的位置不同，可分为等规立构（构（构（构（I-PVAI-PVAI-PVAI-PVA），间规立构（），间规立构（），间规立构（），间规立构（S-PVAS-PVAS-PVAS-PVA）和无规

15、立构（）和无规立构（）和无规立构（）和无规立构（A-A-A-A-PVAPVAPVAPVA）三种立体结构。）三种立体结构。）三种立体结构。）三种立体结构。第10页，本讲稿共67页聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇分子量分布宽聚乙烯醇分子量分布宽聚乙烯醇分子量分布宽聚乙烯醇分子量分布宽度与纤维强度的关系度与纤维强度的关系度与纤维强度的关系度与纤维强度的关系 第11页，本讲稿共67页聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇的性质与制备c.醇解度醇解度醇解度决定纤维性质，影响分子间作用力。醇解度决定纤维性质，影响分子间作用力。大分子上存在体积较大的醋酸根，不但阻大分子上存在体积较大的醋酸根，不但阻碍

16、纤维中大分子的取向和结晶，而且降低碍纤维中大分子的取向和结晶，而且降低了分子间的作用力。了分子间的作用力。醇解度愈低，大分子链上所含醋酸根愈多，醇解度愈低，大分子链上所含醋酸根愈多，纤维强度愈低，水溶性愈好纤维强度愈低，水溶性愈好。第12页，本讲稿共67页聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇的性质与制备第13页，本讲稿共67页聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇的性质与制备d.d.立体结构立体结构立体结构立体结构 聚乙烯醇羟基在大分子上的位置不同，可分为等规立构（聚乙烯醇羟基在大分子上的位置不同，可分为等规立构（聚乙烯醇羟基在大分子上的位置不同，可分为等规立构（聚乙烯醇羟基在大分子上的位置不同，可分为等规立构

17、（I-PVAI-PVAI-PVAI-PVA），），），），间规立构（间规立构（间规立构（间规立构（S-PVAS-PVAS-PVAS-PVA）和无规立构（）和无规立构（）和无规立构（）和无规立构（A-PVAA-PVAA-PVAA-PVA）三种立体结构。）三种立体结构。）三种立体结构。）三种立体结构。第14页，本讲稿共67页聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇的性质与制备e.连接方式连接方式有有“头一尾头一尾”相连、相连、“头一头头一头”或或“尾一尾一尾尾”连接。连接。“头一尾头一尾”结构的聚乙烯醇，羟基的排列结构的聚乙烯醇，羟基的排列规整，有利于大分子的取向和结晶，纤维规整，有利于大分子的取向和结晶，纤

18、维的力学性能和耐热水性能好。的力学性能和耐热水性能好。“头一头头一头”或或“尾尾-尾尾”结构，由于羟基的结构，由于羟基的立体障碍，规整性差性，纤维的结晶性受立体障碍，规整性差性，纤维的结晶性受到影响。到影响。第15页，本讲稿共67页聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇的性质与制备f.支化度支化度 少量支链是不可避免的。支链的长短和多少由聚合条少量支链是不可避免的。支链的长短和多少由聚合条少量支链是不可避免的。支链的长短和多少由聚合条少量支链是不可避免的。支链的长短和多少由聚合条件决定，件决定，件决定，件决定，纺制高强高模纤维时应尽量选用低支化度聚乙烯醇作纺制高强高模纤维时应尽量选用低支化度聚乙烯醇作纺

19、制高强高模纤维时应尽量选用低支化度聚乙烯醇作纺制高强高模纤维时应尽量选用低支化度聚乙烯醇作原料。原料。原料。原料。g.羰基和羧基羰基和羧基 聚乙烯醇羰基含量通常在聚乙烯醇羰基含量通常在聚乙烯醇羰基含量通常在聚乙烯醇羰基含量通常在0.010.010.03mol%,0.03mol%,但羰基带有但羰基带有但羰基带有但羰基带有较强的负电性，在高温下脱水形成共轭双键，会使纤较强的负电性，在高温下脱水形成共轭双键，会使纤较强的负电性，在高温下脱水形成共轭双键，会使纤较强的负电性，在高温下脱水形成共轭双键，会使纤维发黄。维发黄。维发黄。维发黄。在聚乙烯醇大分子末端除含少量羰基外，还含一定量的在聚乙烯醇大分子

20、末端除含少量羰基外，还含一定量的在聚乙烯醇大分子末端除含少量羰基外，还含一定量的在聚乙烯醇大分子末端除含少量羰基外，还含一定量的羧基，羧基有吸收盐基染料，遇碱生成钠盐（羧基，羧基有吸收盐基染料，遇碱生成钠盐（羧基，羧基有吸收盐基染料，遇碱生成钠盐（羧基，羧基有吸收盐基染料，遇碱生成钠盐（-COONaCOONa）的特性。该钠盐在高温下使聚乙烯醇氧化脱水，）的特性。该钠盐在高温下使聚乙烯醇氧化脱水，）的特性。该钠盐在高温下使聚乙烯醇氧化脱水，）的特性。该钠盐在高温下使聚乙烯醇氧化脱水，同样使纤维发黄。同样使纤维发黄。同样使纤维发黄。同样使纤维发黄。第16页，本讲稿共67页聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯

21、醇的性质与制备2.聚集态结构聚集态结构结晶结晶取向取向非晶区结构非晶区结构 第17页，本讲稿共67页聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇的性质与制备a.结晶结构与结晶度结晶结构与结晶度聚乙烯醇具有结晶的性能，结晶度的大小聚乙烯醇具有结晶的性能，结晶度的大小取决于聚乙烯醇醇解度和分子的规整性。取决于聚乙烯醇醇解度和分子的规整性。聚乙烯醇结晶属于单斜晶系聚乙烯醇结晶属于单斜晶系。晶胞由两个结构单元组成，其晶格大小因晶胞由两个结构单元组成，其晶格大小因测定方法和测定者不同约有差异测定方法和测定者不同约有差异 第18页，本讲稿共67页聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇的性质与制备方法方法方法方法a a（nmnm）b

22、(nm)b(nm)c(nm)c(nm)X X射射射射线线线线衍射法衍射法衍射法衍射法电电电电子衍射子衍射子衍射子衍射法法法法0.7810.7810.7820.7820.7830.7830.7810.7810.7850.0010.7850.0010.780.0020.780.0020.2520.2520.2520.2520.2520.2520.2520.2520.2530.00010.2530.00010.5510.5510.5600.56000553005530.5510.5510.54950.00070.54950.00070.5430.00010.5430.0001904290429090

23、878791429142911020911020913015913015第19页，本讲稿共67页聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇纤维单元晶胞结构示意图聚乙烯醇纤维单元晶胞结构示意图聚乙烯醇纤维单元晶胞结构示意图聚乙烯醇纤维单元晶胞结构示意图 第20页，本讲稿共67页聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇的性质与制备pp聚乙烯醇纤维为半结晶聚合物，纤维密度介于晶区聚乙烯醇纤维为半结晶聚合物，纤维密度介于晶区聚乙烯醇纤维为半结晶聚合物，纤维密度介于晶区聚乙烯醇纤维为半结晶聚合物，纤维密度介于晶区和非晶区密度之间。非晶态结构对纤维的强度、和非晶区密度之间。非晶态结构对纤维的强度、和非晶区密度之

24、间。非晶态结构对纤维的强度、和非晶区密度之间。非晶态结构对纤维的强度、模量、伸长和耐水性影响极大，研究也较多。模量、伸长和耐水性影响极大，研究也较多。模量、伸长和耐水性影响极大，研究也较多。模量、伸长和耐水性影响极大，研究也较多。qq聚乙聚乙聚乙聚乙烯烯烯烯醇醇醇醇纤维纤维纤维纤维在低温下拉伸在低温下拉伸在低温下拉伸在低温下拉伸时时时时，一般只，一般只，一般只，一般只发发发发生生生生链链链链段取段取段取段取向，而在玻璃化温度以上，特向，而在玻璃化温度以上，特向，而在玻璃化温度以上，特向，而在玻璃化温度以上，特别别别别是在是在是在是在200 220200 220左右左右左右左右进进进进行拉伸行拉

25、伸行拉伸行拉伸时时时时，不但大分子，不但大分子，不但大分子，不但大分子链链链链段，而且大分子段，而且大分子段，而且大分子段，而且大分子链链链链都都都都有可能有可能有可能有可能获获获获得取向。得取向。得取向。得取向。第21页，本讲稿共67页聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇的性质与制备b.非晶态结构非晶态结构 非晶态结构对纤维的强度、模量、伸长和耐水性影非晶态结构对纤维的强度、模量、伸长和耐水性影非晶态结构对纤维的强度、模量、伸长和耐水性影非晶态结构对纤维的强度、模量、伸长和耐水性影响极大响极大响极大响极大 聚集态模型有聚集态模型有聚集态模型有聚集态模型有“缨状微胞缨状微胞缨状微胞缨状微胞”理论和缨状

26、原纤理论模型理论和缨状原纤理论模型理论和缨状原纤理论模型理论和缨状原纤理论模型 非晶态结构对纤维力学性能影响最大非晶态结构对纤维力学性能影响最大非晶态结构对纤维力学性能影响最大非晶态结构对纤维力学性能影响最大,是因为纤维的是因为纤维的是因为纤维的是因为纤维的力学破坏主要发生在非晶区的薄弱环节。力学破坏主要发生在非晶区的薄弱环节。力学破坏主要发生在非晶区的薄弱环节。力学破坏主要发生在非晶区的薄弱环节。在生产高强高模纤维时，应尽量使非晶区的大分子形在生产高强高模纤维时，应尽量使非晶区的大分子形在生产高强高模纤维时，应尽量使非晶区的大分子形在生产高强高模纤维时，应尽量使非晶区的大分子形成伸直链结构成

27、伸直链结构成伸直链结构成伸直链结构 对于生产纺织用纤维，应保持适当的非晶区结构，因非晶对于生产纺织用纤维，应保持适当的非晶区结构，因非晶对于生产纺织用纤维，应保持适当的非晶区结构，因非晶对于生产纺织用纤维，应保持适当的非晶区结构，因非晶区为吸湿和染色提供了所需要的羟基。区为吸湿和染色提供了所需要的羟基。区为吸湿和染色提供了所需要的羟基。区为吸湿和染色提供了所需要的羟基。第22页，本讲稿共67页聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇的性质与制备c.取向度取向度 纤维的取向度是指大分子或结晶沿纤维轴取向的程度纤维的取向度是指大分子或结晶沿纤维轴取向的程度纤维的取向度是指大分子或结晶沿纤维轴取向的程度纤维的取

28、向度是指大分子或结晶沿纤维轴取向的程度 聚乙烯醇纤维在低温下拉伸时，一般只发生链段取聚乙烯醇纤维在低温下拉伸时，一般只发生链段取聚乙烯醇纤维在低温下拉伸时，一般只发生链段取聚乙烯醇纤维在低温下拉伸时，一般只发生链段取向向向向 在玻璃化温度以上，特别是在在玻璃化温度以上，特别是在在玻璃化温度以上，特别是在在玻璃化温度以上，特别是在200-220200-220左右进行拉伸左右进行拉伸左右进行拉伸左右进行拉伸时，大分子链才可能获得取向时，大分子链才可能获得取向时，大分子链才可能获得取向时，大分子链才可能获得取向 晶区的取向较非晶区复杂晶区的取向较非晶区复杂晶区的取向较非晶区复杂晶区的取向较非晶区复杂

29、 取向因子变化较小，纤维中大分子取向有利于结晶结构的取向因子变化较小，纤维中大分子取向有利于结晶结构的取向因子变化较小，纤维中大分子取向有利于结晶结构的取向因子变化较小，纤维中大分子取向有利于结晶结构的形成形成形成形成第23页，本讲稿共67页聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇的性质与制备d.纤维横断面形态结构纤维横断面形态结构 聚乙烯醇通过不同纺丝方法获得的纤维除取向和结晶聚乙烯醇通过不同纺丝方法获得的纤维除取向和结晶聚乙烯醇通过不同纺丝方法获得的纤维除取向和结晶聚乙烯醇通过不同纺丝方法获得的纤维除取向和结晶不同之外，其横断面形态结构差异亦较大。如采用硫不同之外，其横断面形态结构差异亦较大。如采用硫

30、不同之外，其横断面形态结构差异亦较大。如采用硫不同之外，其横断面形态结构差异亦较大。如采用硫酸钠作凝固浴纺丝成形的纤维横断面呈肾形，有较厚酸钠作凝固浴纺丝成形的纤维横断面呈肾形，有较厚酸钠作凝固浴纺丝成形的纤维横断面呈肾形，有较厚酸钠作凝固浴纺丝成形的纤维横断面呈肾形，有较厚的皮层结构的皮层结构的皮层结构的皮层结构 干湿法凝胶纺丝和湿法凝胶纺丝纤维的横断面为圆形干湿法凝胶纺丝和湿法凝胶纺丝纤维的横断面为圆形干湿法凝胶纺丝和湿法凝胶纺丝纤维的横断面为圆形干湿法凝胶纺丝和湿法凝胶纺丝纤维的横断面为圆形 干法纺丝成形的纤维横断面为豆形干法纺丝成形的纤维横断面为豆形干法纺丝成形的纤维横断面为豆形干法纺

31、丝成形的纤维横断面为豆形 而由而由而由而由PVAPVA纺制的中空纤维横断面为环状的网络结构纺制的中空纤维横断面为环状的网络结构纺制的中空纤维横断面为环状的网络结构纺制的中空纤维横断面为环状的网络结构第24页，本讲稿共67页聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇的性质与制备第25页，本讲稿共67页聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇的性质与制备物理性质物理性质聚乙烯醇其充填密度约聚乙烯醇其充填密度约0.200.48gcm3。折射率为折射率为1.511.530。熔点难于直接测定，因为它在空气中的分熔点难于直接测定，因为它在空气中的分解温度低于熔融温度。用间接法测得其熔解温度低于熔融温度。用间接法测得其熔点在点在23

32、0 左右。左右。聚乙烯醇的玻璃化温度约聚乙烯醇的玻璃化温度约80。第26页，本讲稿共67页聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇的性质与制备化学性质化学性质聚乙烯醇主链大分子上有大量仲羟基，在聚乙烯醇主链大分子上有大量仲羟基，在化学性质方面有许多与纤维素相似之处。化学性质方面有许多与纤维素相似之处。聚乙烯醇可与多种酸、酸酐、酰氯等作用，聚乙烯醇可与多种酸、酸酐、酰氯等作用，生成相应的聚乙烯醇的酯。但其反应能力生成相应的聚乙烯醇的酯。但其反应能力低于一般低分子醇类低于一般低分子醇类。第27页，本讲稿共67页聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇的性质与制备q在聚乙烯醇水溶液中加入少量硼酸，其粘在聚乙烯醇水溶液中加入

33、少量硼酸，其粘度将明显增大，这种变化与介质的度将明显增大，这种变化与介质的pH值关值关系密切。系密切。q聚乙烯醇水溶液与氢氧化钠反应，其粘度聚乙烯醇水溶液与氢氧化钠反应，其粘度增加的速度较之添加硼酸更快。因此，可增加的速度较之添加硼酸更快。因此，可以利用氢氧化钠水溶液作为聚乙烯醇纺丝以利用氢氧化钠水溶液作为聚乙烯醇纺丝的凝固剂。的凝固剂。q在酸性催化剂作用下，聚乙烯醇可与醛发在酸性催化剂作用下，聚乙烯醇可与醛发生缩醛化反应。生缩醛化反应。第28页，本讲稿共67页聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇的性质与制备pp与一元醛反应时，缩醛化反应主要在分子内进行，分子间与一元醛反应时，缩醛化反应主要在分子内进

34、行，分子间与一元醛反应时，缩醛化反应主要在分子内进行，分子间与一元醛反应时，缩醛化反应主要在分子内进行，分子间反应极少。反应极少。反应极少。反应极少。pp与二元醛缩醛化时，则主要在分子间进行，形成交联的体与二元醛缩醛化时，则主要在分子间进行，形成交联的体与二元醛缩醛化时，则主要在分子间进行，形成交联的体与二元醛缩醛化时，则主要在分子间进行，形成交联的体型结构。型结构。型结构。型结构。pp聚乙烯醇纤维缩醛化反应是一个多相反应，反应快慢主要聚乙烯醇纤维缩醛化反应是一个多相反应，反应快慢主要聚乙烯醇纤维缩醛化反应是一个多相反应，反应快慢主要聚乙烯醇纤维缩醛化反应是一个多相反应，反应快慢主要取决于扩散

35、及吸附两个因素。扩散速度快，吸附能力强，取决于扩散及吸附两个因素。扩散速度快，吸附能力强，取决于扩散及吸附两个因素。扩散速度快，吸附能力强，取决于扩散及吸附两个因素。扩散速度快，吸附能力强，反应速度快，反之则慢。反应速度快，反之则慢。反应速度快，反之则慢。反应速度快，反之则慢。pp缩醛化后纤维的强度、杨氏模量、耐热性都有所下降。缩醛化后纤维的强度、杨氏模量、耐热性都有所下降。缩醛化后纤维的强度、杨氏模量、耐热性都有所下降。缩醛化后纤维的强度、杨氏模量、耐热性都有所下降。pp已有一定结晶度和取向度的聚乙烯醇纤维缩甲醛度在已有一定结晶度和取向度的聚乙烯醇纤维缩甲醛度在已有一定结晶度和取向度的聚乙烯

36、醇纤维缩甲醛度在已有一定结晶度和取向度的聚乙烯醇纤维缩甲醛度在30mol%30mol%以上时，强度变化不大，耐热水性还有较大提以上时，强度变化不大，耐热水性还有较大提以上时，强度变化不大，耐热水性还有较大提以上时，强度变化不大，耐热水性还有较大提高。高。高。高。第29页，本讲稿共67页聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇的性质与制备力学性能 聚乙烯醇主链为聚乙烯醇主链为聚乙烯醇主链为聚乙烯醇主链为C-CC-C链结构，侧基上有大量羟基（链结构，侧基上有大量羟基（链结构，侧基上有大量羟基（链结构，侧基上有大量羟基（38.6%38.6%），分），分），分），分子间相互作用力强子间相互作用力强子间相互作用力强

37、子间相互作用力强,链中键的离解能为链中键的离解能为链中键的离解能为链中键的离解能为250-314KJ/mol250-314KJ/mol，机械破坏，机械破坏，机械破坏，机械破坏能为能为能为能为250KJ/mol250KJ/mol，分子间相互作用能为，分子间相互作用能为，分子间相互作用能为，分子间相互作用能为38-42KJ/mol38-42KJ/mol，内聚能密度，内聚能密度，内聚能密度，内聚能密度高。高。高。高。聚乙烯醇大分子截面积小，因此其纤维有较高的理论强聚乙烯醇大分子截面积小，因此其纤维有较高的理论强聚乙烯醇大分子截面积小，因此其纤维有较高的理论强聚乙烯醇大分子截面积小，因此其纤维有较高的

38、理论强度和模量，分别为度和模量，分别为度和模量，分别为度和模量，分别为210cN/dtex210cN/dtex和和和和2003cN/dtex2003cN/dtex，是除聚，是除聚，是除聚，是除聚乙烯纤维外，强度较高纤维。乙烯纤维外，强度较高纤维。乙烯纤维外，强度较高纤维。乙烯纤维外，强度较高纤维。聚乙烯醇的断裂强度变化范围很大，取决于聚乙烯醇的聚乙烯醇的断裂强度变化范围很大，取决于聚乙烯醇的聚乙烯醇的断裂强度变化范围很大，取决于聚乙烯醇的聚乙烯醇的断裂强度变化范围很大，取决于聚乙烯醇的原料和加工方法。断裂强度可在原料和加工方法。断裂强度可在原料和加工方法。断裂强度可在原料和加工方法。断裂强度可

39、在327cN/dtex327cN/dtex之间之间之间之间第30页，本讲稿共67页聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇的性质与制备热性能热性能 q聚乙烯醇受热后发生软化聚乙烯醇受热后发生软化(210215)，但，但在一般情况下，它在熔融前便分解。聚乙在一般情况下，它在熔融前便分解。聚乙烯醇在加热到烯醇在加热到140以下时不发生明显的变以下时不发生明显的变化，加热至化，加热至180以上时，由碱法醇解得到以上时，由碱法醇解得到的聚乙烯醇开始发生变化，大分子发生脱的聚乙烯醇开始发生变化，大分子发生脱水，在长链上形成共轭双键。水，在长链上形成共轭双键。第31页，本讲稿共67页聚乙烯醇纤维聚乙烯醇纤维-原料制备

40、原料制备 一、醋酸乙烯的聚合一、醋酸乙烯的聚合一、醋酸乙烯的聚合一、醋酸乙烯的聚合游离态的乙烯醇极不稳定，不能单独存在，所以要获得具有实用价值的聚乙烯醇，通常以醋酸乙烯为单体进行聚合，进而醇解或水解制成聚乙烯醇。1醋酸乙烯制备醋酸乙烯制备 目前醋酸乙烯的合成主要有乙炔法和乙烯法。(1)乙炔法：乙炔法是以乙炔和醋酸为原料，在200左右，常压下以气相通到以活性炭等为载体的催化剂醋酸锌上反应制得醋酸乙烯。第32页，本讲稿共67页聚乙烯醇纤维聚乙烯醇纤维-原料制备原料制备(2)(2)乙烯法：乙烯法：乙烯法：乙烯法：乙烯法则以乙烯和醋酸为原料，以钯乙烯法则以乙烯和醋酸为原料，以钯乙烯法则以乙烯和醋酸为原

41、料，以钯乙烯法则以乙烯和醋酸为原料，以钯-金为催化剂，醋酸钾或醋酸钠为助催化剂，活性氧金为催化剂，醋酸钾或醋酸钠为助催化剂，活性氧金为催化剂，醋酸钾或醋酸钠为助催化剂，活性氧金为催化剂，醋酸钾或醋酸钠为助催化剂，活性氧化铝或硅胶为载体，在化铝或硅胶为载体，在化铝或硅胶为载体，在化铝或硅胶为载体，在100100以上，加压下反应制得以上，加压下反应制得以上，加压下反应制得以上，加压下反应制得醋乙烯。醋乙烯。醋乙烯。醋乙烯。第33页，本讲稿共67页聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇的性质与制备2 2醋酸乙烯聚合醋酸乙烯聚合醋酸乙烯聚合醋酸乙烯聚合 醋酸乙烯容易发生自由基型聚合反应。在引发醋酸乙烯容易发生自

42、由基型聚合反应。在引发醋酸乙烯容易发生自由基型聚合反应。在引发醋酸乙烯容易发生自由基型聚合反应。在引发剂作用下，醋酸乙烯能在较缓剂作用下，醋酸乙烯能在较缓剂作用下，醋酸乙烯能在较缓剂作用下，醋酸乙烯能在较缓 和的条件下发生聚合。制造聚乙烯和的条件下发生聚合。制造聚乙烯和的条件下发生聚合。制造聚乙烯和的条件下发生聚合。制造聚乙烯醇纤维使用的聚醋酸乙烯，通常是以甲醇为溶剂采用溶剂聚合法醇纤维使用的聚醋酸乙烯，通常是以甲醇为溶剂采用溶剂聚合法醇纤维使用的聚醋酸乙烯，通常是以甲醇为溶剂采用溶剂聚合法醇纤维使用的聚醋酸乙烯，通常是以甲醇为溶剂采用溶剂聚合法制得。其主反应式为：制得。其主反应式为：制得。其

43、主反应式为：制得。其主反应式为：第34页，本讲稿共67页聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇的性质与制备第35页，本讲稿共67页聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇的性质与制备二、聚乙烯醇的制备二、聚乙烯醇的制备 目前生产成纤用聚乙烯醇都是将聚醋酸乙烯在甲醇或氢目前生产成纤用聚乙烯醇都是将聚醋酸乙烯在甲醇或氢目前生产成纤用聚乙烯醇都是将聚醋酸乙烯在甲醇或氢目前生产成纤用聚乙烯醇都是将聚醋酸乙烯在甲醇或氢氧化钠作用下进行醇解反应而得：氧化钠作用下进行醇解反应而得：氧化钠作用下进行醇解反应而得：氧化钠作用下进行醇解反应而得：第36页，本讲稿共67页聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇的性质与制备碱量比碱量比0.10.2第

44、37页，本讲稿共67页聚乙烯醇的性质与制备聚乙烯醇的性质与制备 碱量比碱量比碱量比碱量比0.010.020.010.02第38页，本讲稿共67页聚乙烯醇纤维的生产聚乙烯醇纤维的生产一、纺丝原液的制备一、纺丝原液的制备 大规模生产的聚乙烯醇纤维大多以水为溶剂。其工艺流大规模生产的聚乙烯醇纤维大多以水为溶剂。其工艺流大规模生产的聚乙烯醇纤维大多以水为溶剂。其工艺流大规模生产的聚乙烯醇纤维大多以水为溶剂。其工艺流程如下：程如下：程如下：程如下：PVA-PVA-水洗水洗水洗水洗-脱水脱水脱水脱水-精精精精PVA-PVA-溶解溶解溶解溶解-混合混合混合混合-过滤过滤过滤过滤-脱泡脱泡脱泡脱泡-纺丝原纺丝

45、原纺丝原纺丝原液液液液 水洗主要是除去原料含的醋酸钠，使之不超过水洗主要是除去原料含的醋酸钠，使之不超过水洗主要是除去原料含的醋酸钠，使之不超过水洗主要是除去原料含的醋酸钠，使之不超过0.050.2%0.050.2%，水洗时低分子量的聚乙烯醇也被除去。，水洗时低分子量的聚乙烯醇也被除去。，水洗时低分子量的聚乙烯醇也被除去。，水洗时低分子量的聚乙烯醇也被除去。第39页，本讲稿共67页聚乙烯醇纤维的生产聚乙烯醇纤维的生产qq溶解溶解溶解溶解 水洗后的聚乙烯醇经中间贮存和称量分配后被送入水洗后的聚乙烯醇经中间贮存和称量分配后被送入水洗后的聚乙烯醇经中间贮存和称量分配后被送入水洗后的聚乙烯醇经中间贮存

46、和称量分配后被送入溶解机，用热水溶解。湿法纺丝用的聚乙烯醇水溶液浓度溶解机，用热水溶解。湿法纺丝用的聚乙烯醇水溶液浓度溶解机，用热水溶解。湿法纺丝用的聚乙烯醇水溶液浓度溶解机，用热水溶解。湿法纺丝用的聚乙烯醇水溶液浓度为为为为141418%18%。qq 混合、过滤和脱泡混合、过滤和脱泡混合、过滤和脱泡混合、过滤和脱泡 溶解后的聚乙烯醇纺丝原液还不溶解后的聚乙烯醇纺丝原液还不溶解后的聚乙烯醇纺丝原液还不溶解后的聚乙烯醇纺丝原液还不能马上用于纺丝成形，必须在恒定温度能马上用于纺丝成形，必须在恒定温度能马上用于纺丝成形，必须在恒定温度能马上用于纺丝成形，必须在恒定温度(96(969898)下下下下进

47、行混合、过滤和脱泡。进行混合、过滤和脱泡。进行混合、过滤和脱泡。进行混合、过滤和脱泡。qq混合一般在一个大容量的设备中进行；混合一般在一个大容量的设备中进行；混合一般在一个大容量的设备中进行；混合一般在一个大容量的设备中进行；qq过滤多采用板框式压滤机；过滤多采用板框式压滤机；过滤多采用板框式压滤机；过滤多采用板框式压滤机；qq脱泡目前仍以静止式间歇脱泡为主，如采用高效连续脱泡，脱泡目前仍以静止式间歇脱泡为主，如采用高效连续脱泡，脱泡目前仍以静止式间歇脱泡为主，如采用高效连续脱泡，脱泡目前仍以静止式间歇脱泡为主，如采用高效连续脱泡，则必须在饱和蒸汽的保护下进行，以防表层液面蒸发过快则必须在饱和

48、蒸汽的保护下进行，以防表层液面蒸发过快则必须在饱和蒸汽的保护下进行，以防表层液面蒸发过快则必须在饱和蒸汽的保护下进行，以防表层液面蒸发过快而结皮。而结皮。而结皮。而结皮。第40页，本讲稿共67页聚乙烯醇纤维的生产聚乙烯醇纤维的生产 二、纺丝成形二、纺丝成形二、纺丝成形二、纺丝成形 聚乙烯醇纤维既可采用湿法纺丝成形，也可采用干聚乙烯醇纤维既可采用湿法纺丝成形，也可采用干聚乙烯醇纤维既可采用湿法纺丝成形，也可采用干聚乙烯醇纤维既可采用湿法纺丝成形，也可采用干法纺丝成形。一般湿法成形用于生产短纤维，干法法纺丝成形。一般湿法成形用于生产短纤维，干法法纺丝成形。一般湿法成形用于生产短纤维，干法法纺丝成形

49、。一般湿法成形用于生产短纤维，干法成形用于制造某些专用的长丝。成形用于制造某些专用的长丝。成形用于制造某些专用的长丝。成形用于制造某些专用的长丝。（1 1）湿法纺丝成形）湿法纺丝成形）湿法纺丝成形）湿法纺丝成形 与其它湿法成形的化学纤维相似，聚乙烯醇纺丝原与其它湿法成形的化学纤维相似，聚乙烯醇纺丝原与其它湿法成形的化学纤维相似，聚乙烯醇纺丝原与其它湿法成形的化学纤维相似，聚乙烯醇纺丝原液被送至纺丝机，由供液管道分配给各纺丝位，经液被送至纺丝机，由供液管道分配给各纺丝位，经液被送至纺丝机，由供液管道分配给各纺丝位，经液被送至纺丝机，由供液管道分配给各纺丝位，经计量泵、烛形过滤器送至喷丝头，自喷丝

50、孔挤出后计量泵、烛形过滤器送至喷丝头，自喷丝孔挤出后计量泵、烛形过滤器送至喷丝头，自喷丝孔挤出后计量泵、烛形过滤器送至喷丝头，自喷丝孔挤出后成为纺丝细流，在凝固浴中凝固成为初生纤维，经成为纺丝细流，在凝固浴中凝固成为初生纤维，经成为纺丝细流，在凝固浴中凝固成为初生纤维，经成为纺丝细流，在凝固浴中凝固成为初生纤维，经进一步后处理而得成品纤维。进一步后处理而得成品纤维。进一步后处理而得成品纤维。进一步后处理而得成品纤维。第41页，本讲稿共67页第42页，本讲稿共67页聚乙烯醇纤维的生产聚乙烯醇纤维的生产a.a.凝固浴组成：凝固浴组成：凝固浴组成：凝固浴组成：qq聚乙烯醇湿法纺丝用的凝固浴液有无机盐