專利名稱：一種微型珍珠項鏈狀聚合物纖維及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種微型珍珠項鏈狀聚合物纖維及其制備方法，使用水溶性高分子材料與交聯(lián)劑在水中適度交聯(lián)制成水分散液，經(jīng)拉絲后自動形成具有一定尺寸的微型項鏈狀纖維。
背景技術：
聚乙烯醇是纖維加工、粘合劑、乳化劑、石油化工、造紙、制革、建筑等領域的重要原料。但是由于聚乙烯醇的耐熱、耐水、耐蠕變性能差，特別是聚乙烯醇的熔點接近分解溫度，一般情況下它在熔點附近就開始分解了，因此影響了它的應用范圍(聚乙烯醇·維綸工業(yè)數(shù)據(jù)手冊.中國化纖工業(yè)協(xié)會，北京紡織工業(yè)出版社，1998)。為了克服聚乙烯醇的缺點，提高和改善聚乙烯醇的性能，使之具有新的功能，擴大其應用，人們對聚乙烯醇的改性進行了大量的研究開發(fā)工作。許多化合物可與聚乙烯醇發(fā)生醚化、酯化及縮醛反應使聚乙烯醇分子改性。聚乙烯醇經(jīng)過交聯(lián)，可以提高耐水性。為了使聚乙烯醇交聯(lián)，可以用交聯(lián)劑和聚乙烯醇中的羥基反應。常用的交聯(lián)劑如環(huán)氧氯丙烷、二醛，以及硼酸、硼酸鈉等。聚乙烯醇交聯(lián)產(chǎn)物廣泛用于膠粘劑、凝膠及高吸水樹脂制備。
中國專利申請(200410037212.3)報道了一種聚乙烯醇交聯(lián)纖維及其制造方法，先將聚乙烯醇拉絲加捻，然后利用含芳香族醛和酸催化劑的交聯(lián)劑水溶液使所制備的聚乙烯醇捻線進行交聯(lián)反應。
由于聚乙烯醇可通過水及生物兩種途徑降解，聚乙烯醇膠液灑入土壤可改善團粒結構，將網(wǎng)狀交聯(lián)的聚乙烯醇分散液噴灑于土壤表面可形成吸水保墑的智能型網(wǎng)膜。聚乙烯醇交聯(lián)纖維在藥物控釋、分離材料、膠粘劑、凝膠、高吸水樹脂及微型裝飾材料等領域均有廣闊的應用前景。目前得到的聚乙烯醇交聯(lián)纖維微觀形貌一般為絲狀，特殊形貌的纖維一般需要通過特殊工藝制備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種微型珍珠項鏈狀聚乙烯醇交聯(lián)纖維，這種特殊結構的纖維可用于藥物控釋、分離材料、高吸水樹脂及微型裝飾材料等領域。
本發(fā)明的另一個目的是提供制備上述纖維的膠液組合物。
本發(fā)明還有一個目的是提供上述纖維的制備方法。
本發(fā)明的內(nèi)容如下一種微型珍珠項鏈狀聚合物纖維，其特征是(A)聚乙烯醇被環(huán)氧氯丙烷接枝交聯(lián)，接枝交聯(lián)程度為每100克聚乙烯醇與50～120克環(huán)氧氯丙烷的反應量；(B)該纖維由聚乙烯醇與環(huán)氧氯丙烷交聯(lián)形成具有互穿網(wǎng)絡結構的微觀不均勻聚合物膠液拉絲制備，形貌為橢球型的珠和纖維交替的微型項鏈狀，纖維直徑1.5～15微米，珠徑5～500微米。
制備上述纖維的膠液的組成及重量百分含量為聚乙烯醇2～10環(huán)氧氯丙烷 2～10無機堿 1～5水 余量并且須滿足環(huán)氧氯丙烷與聚乙烯醇的重量比為0.5～1.2。
為改善、調節(jié)制備得到的纖維的結構和性能，上述膠液制備中還可加入重量不超過聚乙烯醇80％的淀粉、改性淀粉、海藻酸鈉或水溶性纖維素醚，也就是1.6％～8％的量。
上述無機堿為可溶性無機堿，如氫氧化鈉、氫氧化鉀或氫氧化銨等。
一種微型珍珠項鏈狀聚合物纖維的制備方法，依次按照如下步驟進行(1)將聚乙烯醇與水加熱溶解；(2)在40～70℃攪拌下加入無機堿溶液，然后滴加環(huán)氧氯丙烷，使其非均勻地分布于聚合物溶液中，回流、攪拌反應1～20小時；(3)過濾得到具有微型珍珠項鏈狀結構的聚合物膠液；(4)膠液拉絲后可自動形成微型珍珠項鏈狀纖維。
膠液制備過程中，不均勻交聯(lián)是產(chǎn)生微型珍珠項鏈狀聚合物的關鍵。為實現(xiàn)不均勻交聯(lián)反應，可采用滴加環(huán)氧氯丙烷到反應體系的方式。
本發(fā)明中的聚乙烯醇含大量可發(fā)生交聯(lián)反應的羥基、平均分子量為10000400000的水溶性分子。將上述聚合物的溶液在交聯(lián)劑存在下反應制成具有互穿網(wǎng)狀結構的高分子膠液。
微型珍珠項鏈狀聚合物纖維是利用含大量羥基的水溶性聚合物如聚乙烯醇與環(huán)氧氯丙烷交聯(lián)反應形成不均勻網(wǎng)狀結構的水分散膠液。由于交聯(lián)反應的隨機性，分子間和分子內(nèi)均可交聯(lián)，產(chǎn)生的網(wǎng)狀結構中包含或貫穿有其它(網(wǎng)狀)結構體中的聚合物高分子鏈，從而形成具有互穿網(wǎng)絡結構的(聚乙烯醇)交聯(lián)聚合物膠液?；ゴ┚W(wǎng)絡結構中三維網(wǎng)狀結構體單元因尺寸大小和交聯(lián)度的差異，從而形成微型珍珠項鏈狀聚合物。該聚合物在拉絲過程中，由于動態(tài)剪切作用使聚合物首先形成線狀，而后較大的交聯(lián)網(wǎng)絡克服拉伸應力而收縮，自動形成橢球型的珠及纖維交替的微型項鏈狀纖維。纖維直徑從1.2微米到15微米，珠徑從5微米到500微米。珠徑及纖維直徑隨聚合物濃度及交聯(lián)度增加而加大。
本發(fā)明的微型珍珠項鏈狀聚合物纖維對人體、動物及植物均無毒副作用。產(chǎn)物在土壤中通過微生物降解或水解為小分子化合物被吸收利用，對生態(tài)環(huán)境無不利影響。
本發(fā)明的微型珍珠項鏈狀聚合物膠液拉絲后可自動形成微型珍珠項鏈狀纖維。該纖維通過該聚合物在拉絲過程中先形成線狀，而后自動轉變成橢球型的珠和纖維交替的微型項鏈狀纖維。該微型珍珠項鏈狀纖維由于交聯(lián)及互穿網(wǎng)絡結構具有較高的強度，并表現(xiàn)出類似于珍珠的色澤。


附圖1為珠徑5～20微米、纖維直徑2～5微米的珍珠項鏈狀纖維照片。
附圖2為珠徑200～400微米、纖維直徑10～15微米的珍珠項鏈狀纖維照片。
具體實施例方式
實施例1聚乙烯醇 3.0克環(huán)氧氯丙烷 2.8克氫氧化鉀 2.1克水 92.1克聚乙烯醇加水攪拌調制成懸浮液，95℃溶解；加入計算量的氫氧化鉀溶液，在55℃攪拌條件下滴加環(huán)氧氯丙烷，保持55℃，冷凝回流、攪拌反應20小時得到微型珍珠項鏈狀聚合物；拉絲可得到珠徑5～20微米、纖維直徑2～5微米的珍珠項鏈狀纖維(圖1所示)。
實施例2聚乙烯醇 9克環(huán)氧氯丙烷 4.5克氫氧化鈉 2.2克水84.3克聚乙烯醇加水攪拌調制成懸浮液，99℃溶解；加入計算量的氫氧化鈉溶液，在40℃攪拌條件下滴加環(huán)氧氯丙烷，恒溫攪拌反應5小時得到微型珍珠項鏈狀聚合物，拉絲可得到珠徑200～400微米、纖維直徑10～15微米的珍珠項鏈狀纖維(圖2所示)。
實施例3聚乙烯醇 3.0克淀粉 1.5克環(huán)氧氯丙烷 2.5克氫氧化鈉 1.2克水 91.8克聚乙烯醇加水攪拌調制成懸浮液，98℃溶解，淀粉和氫氧化鈉溶液溶解后加至聚乙烯醇溶液中，在60℃攪拌條件下滴加環(huán)氧氯丙烷，保持60℃，冷凝回流、攪拌反應10小時得到微型珍珠項鏈狀聚合物；拉絲可得到珠徑50～100微米、纖維直徑4～8微米的珍珠項鏈狀纖維。
實施例4聚乙烯醇 8.0克海藻酸鈉 1.0克環(huán)氧氯丙烷 9.0克氫氧化鈉 4.5克水 77.5克聚乙烯醇加水攪拌調制成懸浮液，99℃溶解，海藻酸鈉和氫氧化鈉溶液溶解后加至聚乙烯醇溶液中，在50℃攪拌條件下滴加環(huán)氧氯丙烷，保持50℃，冷凝回流、攪拌反應10小時得到微型珍珠項鏈狀聚合物；拉絲可得到珠徑200～500微米、纖維直徑10～15微米的珍珠項鏈狀纖維。
權利要求
1.一種微型珍珠項鏈狀聚合物纖維，其特征是(A)聚乙烯醇被環(huán)氧氯丙烷接枝交聯(lián)，接枝交聯(lián)程度為每100克聚乙烯醇與50～120克環(huán)氧氯丙烷的反應量；(B)該纖維由聚乙烯醇與環(huán)氧氯丙烷交聯(lián)形成具有互穿網(wǎng)絡結構的微觀不均勻聚合物膠液拉絲制備，形貌為橢球型的珠和纖維交替的微型項鏈狀，纖維直徑1.5～15微米，珠徑5～500微米。
2.制備權利要求1所述纖維的膠液的組成及重量百分含量為聚乙烯醇 2～10環(huán)氧氯丙烷 2～10無機堿 1～5水 余量并且須滿足環(huán)氧氯丙烷與聚乙烯醇的重量比為0.5～1.2。
3.根據(jù)權利要求2所述的膠液，其特征在于，還可加入重量不超過聚乙烯醇80％的淀粉、改性淀粉、海藻酸鈉或水溶性纖維素醚。
4.根據(jù)權利要求2所述的膠液，其中無機堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀或氫氧化銨。
5.權利要求1所述的微型珍珠項鏈狀聚合物纖維的制備方法，依次按照如下步驟進行(1)將聚乙烯醇與水加熱溶解；(2)在40～70℃攪拌下加入無機堿溶液，然后滴加環(huán)氧氯丙烷，使其非均勻地分布于聚合物溶液中，回流、攪拌反應1～20小時；(3)過濾得到具有微型珍珠項鏈狀結構的聚合物膠液；(4)膠液拉絲后可自動形成微型珍珠項鏈狀纖維。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微型珍珠項鏈狀聚合物纖維及其制備方法，使用聚乙烯醇與環(huán)氧氯丙烷接枝交聯(lián)，接枝交聯(lián)程度為每100克聚乙烯醇與50～120克環(huán)氧氯丙烷的反應量；該纖維由聚乙烯醇與環(huán)氧氯丙烷交聯(lián)形成具有互穿網(wǎng)絡結構的微觀不均勻聚合物膠液拉絲制備，形貌為橢球型的珠和纖維交替的微型項鏈狀，纖維直徑1.5～15微米，珠徑5～500微米。本發(fā)明的微型珍珠項鏈狀聚合物纖維對人體、動物及植物均無毒副作用，產(chǎn)物在土壤中通過微生物降解或水解為小分子化合物被吸收利用，對生態(tài)環(huán)境無不利影響。
文檔編號D01D5/00GK1786303SQ20051009638
公開日2006年6月14日 申請日期2005年11月18日 優(yōu)先權日2005年11月18日
發(fā)明者宮永寬, 王艷玲, 宮銘, 呂久安 申請人:西北大學