CN102675785A - 一种聚乙烯醇复合材料的熔融加工方法 - Google Patents

一种聚乙烯醇复合材料的熔融加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种聚乙烯醇复合材料的熔融加工方法，是将聚乙烯醇于70-100℃混合均匀得混合料，将100质量份的混合料、10-30质量份的小分子复合增塑剂和0.5-5质量份的助剂于70-120℃混合均匀后冷却至室温，然后加入双螺杆挤出机中挤出造粒。本发明通过合理选择小分子增塑剂的复合体系，加入适量助剂成功实现了聚乙烯醇热塑加工成型。不但解决了聚乙烯醇熔融加工难题，而且使复合材料的加工性能、力学性能、外观等得到改善。

Description

一种聚乙烯醇复合材料的熔融加工方法
一、技术领域
本发明涉及一种聚乙烯醇复合材料的加工方法，具体地说是一种聚乙烯醇复合材料的熔融加工方法。
二、背景技术
传统的聚合物合成基本都是来自石油路线，随着石油资源的逐步匮乏将极大影响传统聚合物的发展空间。聚乙烯醇采用电石制炔后合成醋酸乙烯酯再聚合醇解而得，走的是非石油路线，发展前景广阔。目前，我国的聚乙烯醇产量逐年增长，保持8-10%的增长率，来源丰富，价格低廉。
聚乙烯醇是一种可生物降解的高分子聚合物，具有高阻隔性、抗静电性、耐磨耐腐蚀、力学性能优良等优点。但聚乙烯醇分子链规整，结晶度高，分子链有大量的氢键和强羟基作用，使其具有很高的熔融温度，与分解温度相近很难进行熔融加工。目前聚乙烯醇的主要应用在涂料、胶黏剂、涂覆膜、改性纤维等生产加工领域，工艺复杂，成本高，应用范围狭小。为了扩大聚乙烯醇的发展空间，实现和改善聚乙烯醇的熔融制备方法是聚乙烯醇发展的新方向。
目前对聚乙烯醇的熔融加工技术JP77110782报道了一种用水增塑的方法，但是水作增塑剂热稳定性较差，加工过程容易产生气泡。CN1368515公开了用酰胺类小分子做增塑剂，并结合使用水对聚乙烯醇进行复合增塑，提高了水在加工过程中热稳定性，但水和酰胺类物质结合键仍不能满足聚乙烯醇熔融加工的热稳定要求。CN10186413A所公开的用小分子和聚合物型增塑剂对聚乙烯醇增塑实现吹塑成膜，但是其加入助剂和填料影响吹塑膜的加工稳定性和结构，其加工工艺也需要改进。而其他的则多以甘油为增塑剂，但是甘油在增塑聚乙烯醇时使制品的颜色发暗，长时期储存增塑剂容易析出，使制品发脆，而且制品容易受到析出增塑剂的污染。
三、发明内容
本发明旨在提供一种聚乙烯醇复合材料的熔融加工方法，所要解决的技术问题是使聚乙烯醇在较低的温度下实现熔融加工，从而提高聚乙烯醇在熔融加工时的热稳定性。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明聚乙烯醇复合材料的熔融加工方法，其特征在于：
将聚乙烯醇于70-100℃混合均匀得混合料，将100质量份的混合料、10-30质量份的小分子复合增塑剂和0.5-5质量份的助剂于70-120℃混合均匀后冷却至室温，然后加入双螺杆挤出机中挤出造粒；
所述小分子复合增塑剂选自二羟基丙酮、甘油、2-羟基乙酰胺中的至少两种；
所述助剂选自二甲基硅油或液体石蜡。
所述聚乙烯醇选自PVA1788（聚合度1700，醇解度88%）和PVA0588（聚合度500，醇解度88%），PVA1788与PVA0588的质量之比为9：1-6：4。
挤出造粒时控制料筒温度为130-200℃，螺杆转速100-150转/分钟。
本发明采用环保高效的小分子复合增塑剂，改善复合配比，再选择合适的加工助剂，成功实现了聚乙烯醇在低温下的熔融加工，稳定性进一步提高，使聚乙烯醇的熔融加工特性进一步改善。
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：
1、本发明选用了两种不同聚合度的聚乙烯醇进行复配，能有效的提高聚乙烯醇的加工流动性。
2、本发明主要以环保无毒、高效的小分子增塑剂复合使用，并研究了复合比例，发挥了增塑剂之间的的耦合作用，使增塑效果明显。
3、本发明在使用小分子增塑剂的同时，加入了适量的助剂，来改变聚乙烯醇在加工特性，使聚乙烯醇熔体的流动性更好。
4、本发明在只使用了适量的增塑剂和少量的助剂而没有添加任何热稳定剂、聚合物型增塑剂和其他无机填料的情况下仍然使复合材料具有良好的外观，没有明显的变色降解现象，工艺简单，成本低，污染小。
四、附图说明
图1是本发明制备的聚乙烯醇复合材料挤出造粒后的产品照片。
图2是本发明制备的PVA复合材料的DSC测试曲线。其中曲线a为实施例2制备的聚乙烯醇复合材料，曲线b为实施例1制备的聚乙烯醇复合材料，曲线c为实施例4制备的聚乙烯醇复合材料，曲线d为实施例3制备的聚乙烯醇复合材料，曲线e为纯PVA（PVA1788和0588以7：3的质量比复配得到，没有添加任何增塑剂和助剂；另外PVA1788和0588不同比例复合时熔融温度变化不大）。从图2中可以看出结果本发明PVA复合材料的熔融温度有较大幅度下降（一般PVA的熔融温度在210℃左右），这是因为高效增塑剂的改性破坏了PVA分子链的强大的氢键作用，降低了PVA的结晶度，使改性PVA在较低温度下熔融，有利于PVA的熔融加工。
五、具体实施方式
本发明实施例中使用的PVA1788和PVA0588为安徽皖维新材料股份公司生产；甘油，国药集团化学试剂有限公司；2-羟基乙酰胺，嘉兴市吉拉特化工有限公司；二羟基丙酮，武汉远城科技发展有限公司；液体石蜡，国药集团化学试剂有限公司；二甲基硅油，青岛兴业有机硅新材料有限公司。
实施例1：
将70质量份的PVA1788和30质量份的PVA0588在高速混合机中于70-100℃混合5分钟，然后再加入20质量份二羟基丙酮在80-120℃混合10分钟，再加入5质量份甘油和0.5质量份液体石蜡，在高速混合机中于70-85℃混合10-20分钟，冷却到室温后在双螺杆挤出机中挤出造粒，料筒温度为130-200℃、螺杆转速为110转/分钟。将挤出粒料在注射机中注射成型，注射温度为170-190℃，注射压力为60-90MPa。测得PVA复合材料试样的拉伸强度为28MPa，断裂伸长率为450%。
实施例2：
将70质量份的PVA1788和30质量份的PVA0588在高速混合机中70-95℃高速混合5分钟，然后加入5质量份甘油和15份2-羟基乙酰胺在高速混合机中70-120℃混合10-20分钟，再加入5质量份二羟基丙酮和1质量份液体石蜡在高速混合机中60-85℃高速混合10分钟。将混合料在双螺杆挤出机中挤出造粒，料筒温度为130-200℃、螺杆转速为150转/分钟。最后将粒料在注射机中注射成型，注射温度为170-190℃，注射压力为60-90MPa。测得PVA复合材料试样的拉伸前度为29.8MPa，伸长率为380%。
实施例3：
将60质量份的PVA1788和40质量份的PVA0588在高速混合机中70-95℃高速混合5分钟，然后加入20质量份二羟基丙酮在高速混合机中90-110℃高速混合10分钟。再加入5质量份2-羟基乙酰胺、0.5质量份二甲基硅油在70-115℃混合10-15分钟，冷却到室温在双螺杆挤出机中挤出造粒,料筒温度为130-200℃，螺杆转速为130转/分钟。最后将粒料在注射机中注射成型，注射温度为170-190℃，注射压力为60-90MPa。测得PVA复合材料试样的拉伸强度为27.9MPa，伸长率为450%。
实施例4：
将70质量份PVA1788和30质量份PVA0588在高速混合机中95℃高速混合5分钟，然后加入15质量份的二羟基丙酮、10质量份2-羟基乙酰胺、5质量份的甘油和1质量份二甲基硅油在高速混合机中70-115℃混合15分钟，然后在栓螺杆挤出机中挤出造粒，料筒温度130-200℃，螺杆转速为115转/分钟。最后将粒料在注射机中注射成型，注射温度为170-190℃，注射压力为60-90MPa。测得PVA复合材料试样的拉伸强度为26.5MPa，伸长率为449%。
将本发明制备的PVA复合材料用新三思材料检测有限公司生产的ZRZ-1452型熔体流动速率测量仪，毛细管内径2mm，在230℃、5000g负荷下测得各实施例的熔体流动速率（MFR），结果见表1。（一般使用的增塑剂用量在30phr左右改性PVA时MFR在12g/10min左右）
表1
Figure BDA00001603469800041

Claims (3)

1.一种聚乙烯醇复合材料的熔融加工方法，其特征在于：
将聚乙烯醇于70-100℃混合均匀得混合料，将100质量份的混合料、10-30质量份的小分子复合增塑剂和0.5-5质量份的助剂于70-120℃混合均匀后冷却至室温，然后加入双螺杆挤出机中挤出造粒；
所述小分子复合增塑剂选自二羟基丙酮、甘油、2-羟基乙酰胺中的至少两种；
所述助剂选自二甲基硅油或液体石蜡。
2.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于：所述聚乙烯醇选自PVA1788和PVA0588，PVA1788与PVA0588的质量之比为9：1-6：4。
3.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于：挤出造粒时控制料筒温度为130-200℃，螺杆转速100-150转/分钟。
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