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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，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

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

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。

～%,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

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
方法
a（nm）
b(nm)
c(nm)
β
X射线
衍射法
电子衍射法




±
±




±


00553

±
±
90°42′
90°
87°
91°42′
91°10′±20′
91°30′±15′
聚乙烯醇纤维-结构与性能
聚乙烯醇纤维单元晶胞结构示意图
聚乙烯醇纤维-结构与性能
聚乙烯醇纤维为半结晶聚合物，纤维密度介于晶区和非晶区密度之间。非晶态结构对纤维的强度、模量、伸长和耐水性影响极大，研究也较多。
聚乙烯醇纤维在低温下拉伸时，一般只发生链段取向，而在玻璃化温度以上，特别是在200~ 220℃左右进行拉伸时，不但大分子链段，而且大分子链都有可能获得取向。
聚乙烯醇纤维-结构与性能

非晶态结构对纤维的强度、模量、伸长和耐水性影响极大
聚集态模型有“缨状微胞”理论和缨状原纤理论模型
非晶态结构对纤维力学性能影响最大,是因为纤维的力学破坏主要发生在非晶区的薄弱环节。
在生产高强高模纤维时，应尽量使非晶区的大分子形成伸直链结构
对于生产纺织用纤维，应保持适当的非晶区结构，因非晶区为吸湿和染色提供了所需要的羟基。
聚乙烯醇纤维-结构与性能
c. 取向度
纤维的取向度是指大分子或结晶沿纤维轴取向的程度
聚乙烯醇纤维在低温下拉伸时，一般只发生链段取向
在玻璃化温度以上，特别是在200-220℃左右进行拉伸时，大分子链才可能获得取向
晶区的取向较非晶区复杂
取向因子变化较小，纤维中大分子取向有利于结晶结构的形成
聚乙烯醇纤维-结构与性能
d. 纤维横断面形态结构
聚乙烯醇通过不同纺丝方法获得的纤维除取向和结晶不同之外，其横断面形态结构差异亦较大。如采用硫酸钠作凝固浴纺丝成形的纤维横断面呈肾形，有较厚的皮层结构
干湿法凝胶纺丝和湿法凝胶纺丝纤维的横断面为圆形
干法纺丝成形的纤维横断面为豆形
而由PVA纺制的中空纤维横断面为环状的网络结构
聚乙烯醇纤维-结构与性能
聚乙烯醇纤维-结构与性能
物理性质
～／cm3。～。
熔点难于直接测定，因为它在空气中的分解温度低于熔融温度。用间接法测得其熔点在230 ℃左右。
聚乙烯醇的玻璃化温度约80℃。
聚乙烯醇纤维-结构与性能
化学性质
聚乙烯醇主链大分子上有大量仲羟基，在化学性质方面有许多与纤维素相似之处。
聚乙烯醇可与多种酸、酸酐、酰氯等作用，生成相应的聚乙烯醇的酯。但其反应能力低于一般低分子醇类。
聚乙烯醇纤维-结构与性能
在聚乙烯醇水溶液中加入少量硼酸，其粘度将明显增大，这种变化与介质的pH值关系密切。
聚乙烯醇水溶液与氢氧化钠