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第 8 章 聚乙烯醇纤维 目录 聚乙烯醇纤维 概述 聚乙烯醇的结构与性质 原料的合成 纺丝 后加工 聚乙烯醇纤维-概述 以聚乙烯醇为原料纺织的纤维。 聚乙烯醇（Polyvinyl alcohol 缩写：PVA）由德国化学家Herrmann和Haehnee于1924年合成并纺制成纤维。 由于其具有水溶性，不能作服使用纤维。 日本化学家樱田一朗和朝鲜化学家李升基通过对聚乙烯醇纤维热处理和缩甲醛化，于1939年获得耐热水性良好的聚乙烯醇缩甲醛纤维。 1950年在日本实现了聚乙烯醇缩甲醛纤维的工业化生产，商品名称维尼纶（Vinylon），中国称之为维尼纶或维纶。 聚乙烯醇纤维-概述 1963年8月，我国从日本可乐丽公司引进年产1万吨的维纶成套生产装置并在北京顺义建设北京维尼纶厂。1965年投产。 1963年到1980年之间，我国先后建成14个维尼纶厂，维纶年生产能力达到16.5万吨。 但由于维纶服用性差，1981年后产量逐年下降。 2000年以后产量逐步趋于稳定。 2003年全国维伦总产量3.26万吨。 我国1995-2003年PVA纤维产量（t/a） 聚乙烯醇纤维-概述 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应用不断扩大。其主要用途如下 纤维增强材料 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——石棉的代用品，制成的石棉板受到建筑业的极大重视。 渔网 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，用其制造各种类型的渔网、渔具、渔线。 聚乙烯醇纤维-概述 绳缆 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蚀，在水产车辆、飞机、船舶、运输等方面有较多应用。 帆布 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、农林等方面有较多应用。 另外，维纶还可制作包装材料、非织造布滤材、土工布等。 聚乙烯醇纤维-结构与性能 1. 分子结构 聚乙烯醇为聚醋酸乙烯醇解的产物。 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。 在讨论结构时仅针对纯聚乙烯醇。 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、单体连接方式、支化度、末端基等其对其性能的影响最为显著。 聚乙烯醇纤维-结构与性能 a.聚合度：平均聚合度与纤维的力学性能密切相关。常规纤维1400~ 1700。水溶纤维较低，高强高模纤维在5000以上。 聚乙烯醇纤维-结构与性能 b. 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。 适合纺丝的聚乙烯醇分子量分布为2-3.5 聚乙烯醇羟基在大分子上的位置不同，可分为等规立构（I-PVA），间规立构（S-PVA）和无规立构（A-PVA）三种立体结构。 聚乙烯醇纤维-结构与性能 聚乙烯醇纤维-结构与性能 c. 醇解度 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。 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。 聚乙烯醇纤维-结构与性能 聚乙烯醇纤维-结构与性能 d. 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（I-PVA），间规立构（S-PVA）和无规立构（A-PVA）三种立体结构。 聚乙烯醇纤维-结构与性能 e.连接方式 有“头一尾”相连、“头一头”或“尾一尾”连接。 “头一尾”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，纤维的力学性能和耐热水性能好。 “头一头”或“尾-尾”结构，由于羟基的立体障碍，规整性差性，纤维的结晶性受到影响。 聚乙烯醇纤维-结构与性能 f.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原料。 g.羰基和羧基 聚乙烯醇羰基含量通常在0.01～0.03mol%,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，还含一定量的羧基，羧基有吸收盐基染料，遇碱生成钠盐（-COONa）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。 聚乙烯醇纤维-结构与性能 2. 聚集态结构 结晶 取向 非晶区结构 聚乙烯醇纤维-结构与性能 a.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。 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 聚乙烯醇纤维-结构与性能 聚乙烯醇纤维-结构与性能 聚乙烯醇纤维-结构与性能 聚乙烯醇纤维为