《聚乙烯醇（pva）纤维合成及生产工艺》-毕业设计（论文）.docVIP

PAGE 聚乙烯醇（pva）纤维合成及生产工艺 第一章 概述 一、聚乙烯醇纤维的发展概况 聚乙烯醇（PVA）纤维是合成纤维的重要品种之一，其常规产品是聚乙烯醇缩甲醛纤维，国内简称维尼纶或维纶。产品以短纤维为主。 1924年，德国的Hermann和Haehnel合成出聚乙烯醇，并用其水溶液经干法纺丝制成纤维。随后，德国的Wacker公司生产出用于手术缝合线的聚乙烯醇纤维。1939年以后，日本的樱田一郎、朝鲜的李升基等人，采用热处理和缩醛化的方法成功地制造出耐热水性优良、收缩率低、具有实用价值的聚乙烯醇纤维。但由于第二次世界大战的干扰，直到1950年，不溶于水的聚乙烯醇纤维才实现工业化生产。 我国第一个维尼纶厂建成于1964年，随后又兴建了一批年产万吨的维尼纶厂。生产聚乙烯醇纤维的国家还有日本、朝鲜等少数国家。由于聚乙烯醇纤维染色性差、弹性低等缺点不易克服，近年来在服用领域不断萎缩。但在工农业、渔业等方面的应用却有所增加。另外装饰用、产业用纤维和功能性纤维的比例也在逐步增大。 二、聚乙烯醇纤维的性能 聚乙烯醇纤维外观形状接近棉，但强度和耐磨性都优于棉。用50／50的棉／维混纺织物，其强度比纯棉织物高60％，耐磨性可以提高50％～100％。聚乙烯醇纤维密度约比棉花轻20％，用同样重量的纤维可以纺织成较多相同厚度的织物。 聚乙烯醇纤维在标准条件下的吸湿率为4.5％～5.0％，在几大合成纤维品种中名列前茅。由于导热性差，聚乙烯醇纤维具有良好的保暖性。另外，聚乙烯醇纤维还具有很好的耐腐蚀和耐日光性。 聚乙烯醇纤维的主要缺点是染色性差，染着量较低，色泽也不鲜艳，这是由于纤维具有皮芯结构和经过缩醛化使部分羟基被封闭了的缘故。另外，聚乙烯醇纤维的耐热水性较差，在湿态下温度超过110～115℃就会发生明显的收缩和变形。聚乙烯醇纤维织物在沸水中放置3～4h后会发生部分溶解。再有，聚乙烯醇纤维的弹性不如聚酯等其它合成纤维，其织物不够挺括，在服用过程中易发生折皱。 三、聚乙烯醇纤维的用途 聚乙烯醇纤维主要用于与棉混纺，织成各种棉纺织物。另外，也可与其它纤维混纺或纯纺，织造各类机织或针织物。聚乙烯醇长丝的性能和外观与天然蚕丝非常相似，可以织造绸缎衣料。但是，因其弹性差，不易染色，故不能做高级衣料。 近年来，随着聚乙烯醇纤维生产技术的发展，它在工业、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。 1．纤维增强材料 利用聚乙烯醇纤维强度高，抗冲击性好，成型加工中分散性好等特点，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。 2．渔网 利用聚乙烯醇纤维断裂强度、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。 3．绳缆 聚乙烯醇纤维绳缆质轻、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、船舶运输等方面有较多应用。 4．帆布 聚乙烯醇纤维帆布强度好、质轻、耐摩擦和耐气候性好，它在运输、仓储、船舶、建筑、农林等方面有较多应用。 另外，聚乙烯醇纤维还可制作包装材料、非织造布滤材、土工布等。 第二章 聚乙烯醇的制备及其性能 一、醋酸乙烯的聚合 由于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 目前醋酸乙烯的合成主要有乙炔法和乙烯法。 HC≡CH + CH3COOH —→ H2C = CH ∣ OCOCH3 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。 根据乙炔来源的不同，乙炔法又可进一步分为电石乙炔法和天然气乙炔法。 ①电石乙炔法：电石的主要成分为碳化钙(CaC2)，电石由石灰石和焦炭在电炉中经高温熔融而得。碳化钙与水作用生成乙炔。 CaC2 + H2O —→ HC≡CH +Ca(OH)2 电石乙炔法生产电石电能消耗量大，生产成本高；另外，该法还产生大量废渣，处理困难。 ②天然气乙炔法：天然气的主要成分是甲烷(CH4)，甲烷在高温下(1300～1500℃)和氧不足的条件下燃烧时所放出的热量供甲烷发生裂解而生成乙炔。 2CH4 —→ HC≡CH + 3H2 由于天然气乙炔法原料甲烷的来源较广，生产成本较电石乙炔法低，生产技术日益提高，因此是目前发展乙炔生产的方向。 (2)