PEOPPOPEO三元嵌段共聚物在制备醋酸纤维丝束中的应用.pdf

本发明公开PEO-PPO-PEO三元嵌段共聚物在制备醋酸纤维丝束中的应用。具体地是把PEO-PPO-PEO三元嵌段共聚物与醋酸纤维混合用于制备醋酸纤维丝束，其可以大大减少纺丝过程中堵塞的发生，制备的丝束形貌均一，并且可以进一步提高纺丝液中醋酸纤维的浓度，提高产能。

权利要求书
1.  PEO-PPO-PEO三元嵌段共聚物在制备醋酸纤维丝束中的应用。

2.  根据权利要求1所述应用，其特征在于，所述醋酸纤维为滤嘴用醋酸纤维。

3.  根据权利要求2所述应用，其特征在于，所述醋酸纤维为烟用滤嘴用醋酸纤维。

4.  根据权利要求1所述应用，其特征在于，PEO-PPO-PEO三元嵌段共聚物的添加量为醋酸纤维质量的53.4%以下。

5.  根据权利要求4所述应用，其特征在于，PEO-PPO-PEO三元嵌段共聚物的添加量为醋酸纤维质量的5.5~53.4%。

6.  根据权利要求1所述应用，其特征在于，所述PEO-PPO-PEO三元嵌段共聚物的分子量在500~2000之间。

7.  根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述PEO-PPO-PEO三元嵌段共聚物作为调整醋酸纤维分子形貌分布的调节剂。

说明书PEO-PPO-PEO三元嵌段共聚物在制备醋酸纤维丝束中的应用
技术领域
本发明属于醋酸纤维制备领域，更具体地，涉及PEO-PPO-PEO三元嵌段共聚物在制备醋酸纤维中的应用。
背景技术
PEO-PPO-PEO三元嵌段共聚物是环氧乙烷（EO）与环氧丙烷（PO）形成的嵌段共聚醚，其是一种重要的非离子型表面活性剂。目前PEO-PPO-PEO三元嵌段共聚物主要应用于介孔材料制备、药物载体、生物大分子分离、嵌段共聚物修饰等领域。
现有的醋酸纤维丝束生产，当醋酸纤维在丙酮溶液中浓度的较高，容易出现堵塞。经分析，发生堵塞的主要原因是由于醋酸纤维在丙酮溶液中，存在多种结构分布。由于醋酸纤维分子中存在氢键缔合，当醋酸纤维的浓度较高时，容易发生互相纠缠聚集，形成聚集体，聚集体具有较大的尺寸，容易堵塞喷头。为解决以上问题，国内外企业通常将醋酸纤维溶液浓度控制在一定范围，并且结合多重过滤的工艺来减少聚集体的影响，这样既浪费原料，还造成后期纺丝过程中动力消耗较大和增加了丙酮回收量，相关研发人员一直在开展提高溶液浓度的研究。
发明内容
本发明要提供PEO-PPO-PEO三元嵌段共聚物的一种新用途，将PEO-PPO-PEO三元嵌段共聚物应用于在制备醋酸纤维丝束，可以有效解决生产过程中的堵塞问题。
本发明的上述目的通过如下技术方案予以实现：
PEO-PPO-PEO三元嵌段共聚物在制备醋酸纤维中的应用。
更进一步地，所述PEO-PPO-PEO三元嵌段共聚物作为调整醋酸纤维分子形貌分布的调节剂。
发明人意外地发现，PEO-PPO-PEO三元嵌段共聚物这种表面活性剂可以破坏醋酸纤维聚集体内部的氢键缔合，导致聚集体发生瓦解，从而减少聚集体的尺寸，降低堵塞发生的可能性。申请人还尝试其它种类的表面活性剂，如PEO，但没有产生本申请所述的效果。
优选地，所述醋酸纤维为滤嘴用醋酸纤维。
优选地，所述醋酸纤维为烟用滤嘴用醋酸纤维。
优选地， PEO-PPO-PEO三元嵌段共聚物的添加量为醋酸纤维质量的53.4%以下。
优选地，PEO-PPO-PEO三元嵌段共聚物的添加量为醋酸纤维质量的5.5~53.4%。
具体地，PEO-PPO-PEO三元嵌段共聚物在制备醋酸纤维丝束中的应用方法是，在制备用于纺丝的醋酸纤维溶液时，加入PEO-PPO-PEO三元嵌段共聚物，形成混合物溶液再进行纺丝。
只要在醋酸纤维溶液中PEO-PPO-PEO三元嵌段共聚物即能有明显的减少堵塞发生的效果，随着PEO-PPO-PEO三元嵌段共聚物的浓度提高，胶束及胶束聚集体的分布逐渐减少，胶束及胶束聚集体的尺寸也变小，而当PEO-PPO-PEO三元嵌段共聚物的浓度高于53.4%时，溶液中的醋酸纤维的结构分布基本不再发生变化。优选地，PEO-PPO-PEO三元嵌段共聚物为醋酸纤维质量的53.4%以下。
更优选地，PEO-PPO-PEO三元嵌段共聚物为醋酸纤维质量的5.5~53.4%。在此浓度范围内，能有显著的改善效果。
现有技术中，为了减少醋酸纤维胶束和胶束聚集体的产生，往往是通过减少其在丙酮溶液中的浓度以及多重过滤来实现。一般当用于纺丝的醋酸纤维溶液浓度在5mg/mL以上时，就必须通过过滤来去除其中的聚集体。现有的醋酸纤维丝束生产过程中，醋酸纤维的浓度通常控制在290mg/mL左右，然而在这一浓度下，体系中会有大量聚集体生成，因此必须进行多重过滤来克服聚集体的影响，否则根本无法进行纺丝，然而经过多重过滤处理后，实际上溶液中醋酸纤维的浓度已经发生明显下降，造成原料浪费。另外，多重过滤的工艺控制不好，也很容易发生堵塞，并且随着生产时间的延续，也有可能在喷头位置发生堵塞。
而本申请发明人发现，当纤维溶液中加入了PEO-PPO-PEO三元嵌段共聚物，可以破坏醋酸纤维聚集体内部的氢键缔合，导致胶束聚集体发生瓦解，显著地减少胶束和胶束聚集体的生成，并且，即使将醋酸纤维溶液在较高浓度下如525mg/mL左右，依然能够保持这种减少胶束和胶束聚集体的生成的性质，因此，通过本方法还能够提高纺丝液中醋酸纤维的浓度，使产能得以提高。
优选地，醋酸纤维在混合后的醋酸纤维溶液中的质量浓度在5mg/mL以上。
更优选地，醋酸纤维在混合后的醋酸纤维溶液中的质量浓度在5~525mg/mL。
优选地，所述PEO-PPO-PEO三元嵌段共聚物的分子量在500~2000之间。
    与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明公开PEO-PPO-PEO三元嵌段共聚物的一种新用途，具体地是把PEO-PPO-PEO三元嵌段共聚物与醋酸纤维混合用于制备醋酸纤维丝束，其可以大大减少纺丝过程中堵塞的发生，制备的丝束形貌均一，并且可以进一步提高纺丝液中醋酸纤维的浓度，提高产能。
附图说明
图1为醋酸纤维在丙酮溶液中(浓度为10mg/ml)的流体力学半径、及流体力学半径分布图。
图2为加入不同量的PEO-PPO-PEO后，醋酸纤维在丙酮溶液中(浓度为10mg/ml)的流体力学半径分布图。
图3为随PEO-PPO-PEO的加入，醋酸纤维在丙酮溶液中(浓度为10mg/ml)的流体力学半径变化图。
图4为实施例1和对比例1的醋酸纤维溶液纺出的丝线形貌。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步详细说明本发明。除非特别说明，本发明采用的试剂、设备和方法为本技术领域常规市购的试剂、设备和常规使用的方法。
实施例中，所用的醋酸纤维为制备香烟滤嘴的醋酸纤维。所用PEO-PPO-PEO为巴斯夫公司的Pluronic L61，其分子量为1100左右。PEO为市售的聚乙二醇1000。
实施例1~4
   把10g醋酸纤维溶于1L丙酮中形成溶液，形成醋酸纤维浓度为10mg/mL的溶液；
往上述溶液中按表1的浓度加入PEO-PPO-PEO三元嵌段共聚物。
表1
 实施例1实施例2实施例3实施例4对比例1PEO-PPO-PEO在混合溶液中的浓度mg/mL0.551.22.475.340
从图2、图3可以看出，随着PEO-PPO-PEO的加入量逐渐增大，醋酸纤维聚集体的尺寸逐渐变小，醋酸纤维的流体力学半径也逐渐下降。当PEO-PPO-PEO为醋酸纤维质量约20%时，粒径尺寸稳定在650nm左右，再加入PEO-PPO-PEO，醋酸纤维粒子尺寸变化趋缓，当PEO-PPO-PEO为醋酸纤维质量53.4%以上，醋酸纤维粒子尺寸不再发生明显变化。这是由于PEO-PPO-PEO作为表面活性剂，可有效破坏聚集体的氢键缔合，从而导致聚集体的瓦解，粒子尺寸随之减小。即可以看出，在体系中加入PEO-PPO-PEO，可以改善醋酸纤维分子形貌（形貌指以单链、胶束或胶束聚集体）的分布。
将实施例1~4及对比例1制备的混合溶液直接进行纺丝，生产情况如表2所示：
表2
 实施例1实施例2实施例3对比例4对比例1纺丝过程中是否发生堵塞不发生堵塞不发生堵塞不发生堵塞不发生堵塞发生堵塞
  从表2可以看出，当混合溶液中加入了适量的PEO-PPO-PEO，纺丝的效果得到显著的提高。实施例1和对比例1纺出的丝线的结构如图4所示，从图4中A图为对比例1纺出的丝线，可见纺出的丝线大小不均一，直径出现忽大忽小的现象。B图为实施例1纺出的丝线，可见纺出的丝线大小不均一，直径均匀。
实施例5~8
按表3的浓度把醋酸纤维溶于1L丙酮中形成溶液，往上述溶液中加入PEO-PPO-PEO三元嵌段共聚物，使PEO-PPO-PEO三元嵌段共聚物在溶液中的浓度为30mg/mL。
对比例2，把醋酸纤维溶于丙酮中形成醋酸纤维浓度为290mg/mL的溶液，不添加PEO-PPO-PEO三元嵌段共聚物。
对比例3，把醋酸纤维溶于丙酮中形成醋酸纤维浓度为525mg/mL的溶液，不添加PEO-PPO-PEO三元嵌段共聚物。
对比例4，把醋酸纤维溶于丙酮中形成醋酸纤维浓度为290mg/mL的溶液，添加PEO，使PEO在溶液中的浓度为30mg/mL。
表3
 实施例5实施例6实施例7实施例8对比例2对比例3对比例4醋酸纤维在丙酮溶液中的浓度mg/mL100150290525290525290
把实施例5~8和对比例2、对比例3、对比例4的溶液按表4所述生产条件进行纺丝，生产情况如表4所示：
表4
 实施例5实施例6实施例7实施例8对比例2对比例3对比例4不进行任何过滤，是否可进行纺丝可纺丝可纺丝可纺丝可纺丝堵塞严重，无法纺丝堵塞严重，无法纺丝堵塞严重，无法纺丝按常规进行多重过滤后进行纺丝是否发生堵塞不发生堵塞不发生堵塞不发生堵塞不发生堵塞纺丝1小时后，出现堵塞，需及时清理喷头浓度过高，原料浪费严重，纺丝1小时后，出现堵塞，需及时清理喷头纺丝1小时后，出现堵塞，需及时清理喷头
从表4可以看出，当混合溶液中加入了适量的PEO-PPO-PEO，即使把溶液中醋酸纤维的浓度提高，依然具有良好的可纺性能。而且其他表面活性剂，如PEO，则不具有本发明所述的功能。