一种基于超低温冷却法生产具纳米级凹槽化纤长丝的制备工艺

摘要

一种具有纳米级凹槽的化纤长丝制备方法，利用溶胀－超低温冷却－罗拉牵伸法制备具有纳米级凹槽的PVA化纤长丝。本发明借助溶胀作用使水分子进入到PVA长丝内部，保证长丝在经过液氮超低温冷却过程中的形态，通过罗拉牵伸作用在长丝的表面产生纳米级凹槽。发明制备出的具有纳米级凹槽的PVA长丝，形态稳定，可加工性强，可以用于防水透湿服装材料的加工。

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有特殊结构的化纤长丝的制备方法，具体涉及利用溶胀-超低温冷却-牵伸方法生产具有纳米级凹槽的聚乙烯醇(PVA)长丝的方法。

背景技术

防水透湿技术是目前广泛应用于纺织服装领域内的一种技术，用该技术生产的服装面料使得水滴(或液滴)不能渗入织物，而身体散发的汗气能够通过织物扩散传递到外界，不致在衣服和皮肤间积累或冷凝，集美观舒适于一身。用这种织物作成的服装，不仅能够满足严寒风雪、大风等恶劣天气环境中的穿着需要，也适用于人们日常生活对羽衣运动衣的要求，具有较为广阔的发展前景。目前比较成熟的防水透湿织物的形成原理如下：利用水滴与水蒸汽分子之间直径的差异，设计织物表面的孔隙大小，使得水滴不能通过孔隙而水分子可以穿过织物表面，以此来实现防水透湿功能。一般来说，水滴的直径约20微米左右，水蒸汽分子的直径约为0.4纳米，设定空隙的大小为纳米级(4纳米)，即可满足防水透湿功能。目前大多采用图层的方法，在织物表面实现此功能，本专利拟从纤维加工层面对该技术进行改善，生产具有纳米级凹槽的纤维，为该类产品的发展提供新思路。

聚乙烯醇(PVA)纤维是一种很有价值的功能性差别化纤维，具有优良的性能，强度较高，耐磨性好(仅次于锦纶)，耐酸碱性能与耐干热性能好，可以调整其水溶温度(0～100℃)，能在较短的时间内生物降解，可以溶于水，溶于水后成为无毒、无味、五色的透明状溶液。本发明提出使用高温溶解PVA纤维，生产具有纳米级凹槽的化纤长丝。

本发明通过机械牵伸的方法使得化纤长丝表面产生纳米级凹槽。由于凹槽较小，牵伸比很小，因此在常温下不能对长丝进行牵伸，需要在超低温下进行。在低温下，长丝会产生收缩现象，因此先要进行纤维的溶胀过程，在其中加入水份，抵消长丝本身的收缩程度，保证长丝的整体形态。

发明内容

本发明的目的是提供一种具备防水透湿性能的聚乙烯醇(PVA)化纤长丝的制备方法，利用牵伸作用在PVA纤维表面产生纳米级凹槽，经过溶胀作用、超低温冷却、罗拉牵伸获得该产品。

具体步骤为：

(1)PVA长丝溶胀。该过程需要将水分子浸入至长丝内部，在溶胀过程中，保证浴比大于20∶1，浸水时间长短与水温相关，水温越低，则需要浸水时间越长。控制水温不可到达PVA的水溶解温度。

(2)超低温冷却。将溶胀之后的PVA长丝放入液态氮气中(＜-190℃)，冷却一段时间，使长丝变硬。

(3)罗拉牵伸。在低温下，使化纤长丝产生纳米级凹槽，经过牵伸过程需要控制牵伸的张力以及伸长，最终可以获得具有纳米级凹槽的PVA长丝。

本发明利用PVA长丝，经过溶胀、低温冷却、罗拉牵伸过程生产具有纳米级凹槽的长丝，对于生产防水透湿产品提出了全新思路。

附图说明

图1具有纳米级凹槽的PVA长丝纤维制备工艺流程。

图2具有纳米级凹槽的PVA长丝纤维的结构图

图3具有纳米级凹槽的PVA长丝纤维(扫描电子显微镜)

具体实施方式

实施例1

将600ml的去离子水升温至25℃，与2g PVA(规格10D)长丝混合，浸泡30分钟。将长丝取出放入液态氮中(＜-190℃)，超低温冷却10分钟后，根据此时长丝的初始模量采用定张力罗拉牵伸，获得具有纳米级凹槽的PVA长丝。

实例2

将600ml的去离子水，低温下(5℃)与2g PVA(规格10D)长丝混合，浸泡60分钟。长丝取出放入液态氮中(＜-190℃)，超低温冷却10分钟后，根据凹槽的长度采用定伸长罗拉牵伸，获得具有纳米级凹槽的PVA长丝。