[科普中国]-水溶性聚乙烯醇纤维

水溶性聚乙烯醇纤维是一种功能性差别化纤维。它不仅具有理想的水溶温度、强度和伸度，有良好的耐酸、耐碱、耐干热性能，而且溶于水后无味、无毒，水溶液呈无色透明状，在较短的时间内能自然分解，对环境不产生任何污染，是优良的绿色环保产品。

早在20世纪30年代．最初被开发出来的聚乙烯醇纤维，就是利用它能溶于水这个特点，在德国试制成医用手术用纱和外科缝合线。在第二次世界大战中，美国用聚乙烯醇纤维制成敷设水雷用的降落伞。20世纪50年代末，日本的水溶性纤维产量已占聚乙烯醇纤维总产量的20% ，近20年日本在该领域的开发应用处于世界领先，可乐丽公司于1996年首次得到完全不用水的、无污染方法生产的水溶性聚乙烯醇纤维。

水溶性聚乙烯醇纤维的原料普通聚乙烯醇具有较高的聚合度和醇解度，在柔性主链上含有大量羟基，分子间和分子内形成大量氢键，物理交联点多，密度高．导致聚乙烯醇纤维结晶度高，不利于水分子的渗入。若提高水溶性必须减弱大分子间的亲和力，其一般方法有降低羟基含量和增加羟基间的距离两种。聚乙烯醇随着聚合度的增加，纤维疏水性增加，水溶温度相应提高i所以，采用低聚合度的聚乙烯醇进行纺丝，可得到水溶温度较低的纤维。但聚合度降低，可纺性变差。日本专利中使用低聚合度(小于800)组分与高聚合度(大于1000)组分进行混合纺丝．制得的纤维可纺性及水溶性都比较理想。

聚乙烯醇的醇解度对纤维水溶性的影响也很大。残余乙酰基将妨碍大分子的紧密排列，使结品性变差，水溶温度降低。但是，残余乙酰基的存在，会影响初生纤维的托伸性能，使断丝、毛丝增多，还会影响纤维着色，因此水溶性聚乙烯醇的醇解度应有一适当水平。另外，还可以引入共聚组分，改变聚乙烯醇分子链的化学结构和规整度，降低分子问、分子内羟基作用。以提高其水溶性。如将醋酸乙烯酯等乙烯酯类单体和具有能产生羧酸及内酯环的单体(如丙烯酰胺)共聚得到乙烯酯类聚合物，在甲醇或二甲基亚砜(DMSO)溶液中皂化，可以得到改性聚乙烯醇。1

水溶性聚乙烯醇纤维的制备方法1、湿法纺丝

湿法纺丝以水为溶剂，芒硝溶液为凝固浴，选择合适的聚合度和醇解度的聚乙烯醇，以适宜的工艺条件，可制得水溶温度较高的水溶性纤维。此法的优点是产量高、成本低。其缺点是：艺难度大，难以生产不含Na2SO4。而能溶于80℃以下水中的聚乙烯醇纤维，我国多采用湿法纺丝工艺生产水溶温度在70～90℃的水溶性聚乙烯醇纤维，对于不能水洗的水溶性聚乙烯醇纤维也可采用有机溶剂进行湿法纺丝，、专利中介绍使用聚合度为1700、醇解度为95%的聚乙烯醇，溶剂为二甲基亚砜(DMSO)，在质量比为75/5的甲醇/DMSO的混合物中凝固成形，可制得低于45℃的水溶性聚乙烯醇纤维。

2、干法纺丝

将高浓度的聚乙烯醇溶液喷人热空气中，使溶剂蒸发而凝固成丝．再经干热牵伸、热处理而得到水溶性聚乙烯醇纤维。此法的优点是纺丝工艺简单。适宜于生产多品种的水溶性聚乙烯醇长丝，特别适宜生产常温水溶性聚乙烯醇纤维。但此法产量低、成本高。

3、半熔融纺丝

聚乙烯醇的熔点与其分解温度非常接近，不能直接进行熔纺，可以采用增塑熔融纺丝．若加入一定量的水使聚乙烯醇增塑，而后在120～150℃下使其成为半熔化状态，以很大的压力从喷丝头中压力，接着在空气中冷却凝固。有人曾用甘油增塑的PVA-799制得30℃水溶性的聚乙烯醇纤维。

4、硼酸凝胶纺丝

将添加了硼酸的聚乙烯醇凝胶液细流，在NaOH和Na2SO4凝固浴中进行成形、交联。交联的纤维在湿热条件下经拉伸、中和水洗、干燥、干热拉伸、热处理而制得。纤维中的交联可使其在中等湿度的大气中具有较好的稳定性，而在水中将很快发生水解而脱开，因此对其水溶性不发生影响。

5、冻胶纺丝

日本可乐丽公司最新开发的新型冻胶丝方法是用溶解性能相当好的有机溶剂溶解聚乙烯醇作为纺丝原液，从喷丝孔挤出的细流在含有有机溶剂的凝固液中，迅速冷却成凝胶状，使原液细流在溶剂被除去之前即形成稳定的结构。这种方法可得到低醇解度、高强力、低收缩、不易发生粘连的聚乙烯醇纤维。该方法的特点是在整个流程中无水存在且在一个封闭系统中完成，体系中溶液被完全回收循环利用，无废液排出，不污染环境。可乐丽公司已使用此法成功地生产了新型水溶性聚乙烯醇纤维K-II ，其水溶温度在0~ 100℃。1

水溶纤维的开发1、工艺路线的选择

水溶纤维的工艺路线有两种，一是干法纺丝，二是湿法纺丝。干法纺丝的特点是工艺流程短、水溶温度低、产品质量好，但产量低、生产成本高。湿法纺丝的特点是工艺流程长、产量高、生产成本低。可以通过维纶生产线为基础，对后整理部分的设备稍作改造，采用湿法纺丝工艺路线开发了水溶纤维，取得了成功。

2、原材料

水溶纤维的原材料为聚乙烯醇。在拥有年产2万吨的聚乙烯醇生产线的工厂中，利用聚合度为1700～1800的聚乙烯醇可以开发90℃左右水溶的纤维。2

3、工艺过程

水溶纤维的工艺过程主要是由原液制备、纺丝、热处理、后整理三大工序组成，工艺流程见图：

水溶性聚乙烯醇纤维的应用把水溶性聚乙烯醇纤维作为中间纤维与其他纤维混纺，纺织加工后溶出水溶性聚乙烯醇纤维，可以制得高支、轻薄的高档纯毛面料，高档麻织品；水溶性聚乙烯醇纤维可用于织物经纱上浆，具有上浆均匀、化学结构稳定、耐腐蚀性好、工艺简单易行等优点；用水溶性聚乙烯醇纤维作纬纱织造后在热水中溶去纬纱，制成无纬毛毯；水溶性非织造布可以作为服装行业绣花的基布，加工完后在热水中处理掉非织造布，即可保留绣制的花型。1

本词条内容贡献者为:

陈红 - 副教授 - 西南大学