本發(fā)明涉及聚乙烯醇單絲及其生產(chǎn)方法，屬于高分子纖維領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
聚乙烯醇體現(xiàn)在分子量的大小與醇解中羧基的非完全取代，從而形成高粘度、低粘度、高醇解度與低醇解度的品種差異，由于聚乙烯醇是典型的多元醇，與碳水化合物及其相似，與水能混溶，且由于其屬于高分子，溶解于水中的溶液具有較高濃粘度。能與水混溶的高分子材料，無論在自然界還是工業(yè)合成都是極其罕見的。
聚乙烯醇進(jìn)行高度聚合之后形成聚乙烯醇單絲，其具有良好的表面性能，容易與其他材料牢固的粘結(jié)在一起，還擁有良好的耐酸堿性、耐候性、高強(qiáng)度。不但可以作為理想的石棉、玻璃纖維替代品而廣泛應(yīng)用在建筑材料增強(qiáng)等方面，還能應(yīng)用在防彈材料上。目前CN101709513A公開的使用濕法紡絲的聚乙烯醇單絲的強(qiáng)度在2.5cN/dtex左右，單絲直徑為0.4-18.7dtex。故制備的單絲強(qiáng)度韌性都不盡如人意，影響了其在工業(yè)，紡織等領(lǐng)域的應(yīng)用前景。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是為了克服上述缺陷提供一種高強(qiáng)度，高韌性的大直徑聚乙烯醇單絲。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種本發(fā)明的大直徑聚乙烯醇單絲的生產(chǎn)方法。
本發(fā)明提供了一種大直徑聚乙烯醇單絲，所述單絲直徑為7.4mm；所述單絲中含有65wt％的聚乙烯醇和3-0.55wt％的經(jīng)過改性處理的納米無機(jī)添加劑，單絲的斷裂強(qiáng)度為3-6.5cN/dtex，斷裂伸長率為18-34％；所述改性處理為采用1-18wt％的硅烷偶聯(lián)劑對3-0.55wt％的納米無機(jī)粒子進(jìn)行表面改性處理。
所述的納米無機(jī)添加劑為納米二氧化鈦或納米碳酸鈣。
所述的納米二氧化鈦的改性方法為將1-18wt％的KH560硅烷偶聯(lián)劑和3-0.55wt％納米二氧化鈦的混合后，加入水4-6ml，無水乙醇70-78ml,將該混合物先置于超聲波清洗器中進(jìn)行超聲振蕩34-38min，然后再在溫度為78-93℃水浴鍋中進(jìn)行加熱并攪拌5-7h，攪拌速度為102-218m/min，攪拌后，混合液用轉(zhuǎn)速3552-4520r/min離心機(jī)分離，反復(fù)數(shù)次，將所得物放在溫度為78-82℃電熱鼓風(fēng)干燥箱中干燥1-3h，然后在溫度為180-225℃的真空干燥箱中烘干24h,得到改性納米二氧化鈦。
本發(fā)明還提供了生產(chǎn)本發(fā)明大直徑聚乙烯醇單絲的方法，包括聚乙烯醇溶解、脫泡、濕法紡絲、拉伸卷繞和縮醛化處理工藝，其中所述的拉伸卷繞工藝為將從凝固浴中出來的單絲進(jìn)行卷繞，卷繞速度為93-98m/min，然后進(jìn)行后拉伸，第一步拉伸，拉伸倍率為1.2-1.5倍，第二道拉伸，采取熱風(fēng)拉伸，溫度為225-245℃，拉伸倍率為4.2-5.8倍，最后對所得的聚乙烯醇單絲進(jìn)行卷繞，速度為52-115m/min。
所述的聚乙烯醇溶解工藝為對聚乙烯醇顆粒與改性的納米無機(jī)粒子進(jìn)行機(jī)械攪拌混合，混合完全，得到混合料，將混合料加入燒杯中，再加水，然后在恒溫93-96℃的條件下進(jìn)行攪拌5-10h，使之溶解完全，得到質(zhì)量濃度為12-23％的紡絲原液。
所述的脫泡工藝為在恒溫條件下，溫度設(shè)置為93-96℃，對紡絲原液進(jìn)行過濾，然后在保溫條件下采用水蒸氣三級噴射技術(shù)對紡絲原液進(jìn)行負(fù)壓脫泡。
所述的濕法紡絲工藝為采用自制的簡易紡絲裝置對聚乙烯醇紡絲原液進(jìn)行濕法紡絲，凝固浴中出絲速度為22-98m/min；所述的凝固浴是濃度為5-8％的硫酸鈉溶液。
所述的縮醛化處理工藝為將上述半成品在縮醛化處理液中進(jìn)行縮醛化處理，溫度為52-78℃，時間為34-50min，最后進(jìn)行水洗干燥。
所述的縮醛化處理液為由濃度為34-35g/L的甲醇、340-342g/L的硫酸和222-225g/L的硫酸鈉組成的混合溶液。
本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明的單絲中含有65wt％的聚乙烯醇和3-0.55wt％的經(jīng)過改性處理的納米無機(jī)添加劑，單絲直徑為7.4mm，單絲斷裂強(qiáng)度為3-6.5cN/dtex，斷裂伸長率為18-34％，其中添加的納米無機(jī)添加劑明顯的改善了單絲的強(qiáng)度和韌性，本發(fā)明的生產(chǎn)方法的后拉伸階段采用的兩步拉伸工序，能夠使大直徑聚乙烯醇單絲結(jié)晶充分，有利于單絲的強(qiáng)度的提高。
具體實(shí)施方式：
下面的實(shí)施列可以使本專業(yè)技術(shù)人員更全面的理解本發(fā)明，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實(shí)施例范圍之中。
實(shí)施列1
65％聚乙烯醇顆粒與0.55％改性的納米TiO2進(jìn)行機(jī)械攪拌混合，混合完全，得到混合料。將混合料加入燒杯中，再加水，然后在恒溫96℃的條件下進(jìn)行攪拌6h，得到質(zhì)量濃度為18％的紡絲原液。在恒溫條件下，溫度設(shè)置為93℃，對紡絲原液進(jìn)行過濾，然后在保溫條件下采用水蒸氣三級噴射技術(shù)對紡絲原液進(jìn)行負(fù)壓脫泡，采用自制的簡易紡絲裝置對紡絲原液進(jìn)行濕法紡絲。凝固浴中出絲速度為80m/min。將從凝固浴中出來的單絲進(jìn)行卷繞，然后再進(jìn)行后拉伸工序，第一步拉伸倍率為5.0倍，第二步拉伸采取熱風(fēng)拉伸，溫度為222℃，拉伸倍率為5.0倍。最后對所得的單絲進(jìn)行卷繞，速度為95m/min。溫度為60℃的條件下，將經(jīng)過后拉伸處理的單絲放在縮醛化處理液中進(jìn)行處理34min，然后再進(jìn)行水洗、干燥。所得單絲直徑為4mm，單絲斷裂強(qiáng)度為4.5cN/dtex，斷裂伸長率為22％。