CN106248722B - 一种预测聚乙烯醇树脂在加工中吸水及脱水性能的方法 - Google Patents

一种预测聚乙烯醇树脂在加工中吸水及脱水性能的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种预测聚乙烯醇树脂在加工中吸水及脱水性能的方法，包括以下步骤：将各种聚乙烯醇树脂的不同含水率的多个热分析测试样品分别进行DSC升温扫描处理，获取各种聚乙烯醇树脂在不同含水率下的熔融行为参数；利用各种聚乙烯醇树脂在不同含水率下的熔融行为参数和各种聚乙烯醇树脂在不同含水率下的熔融行为设计针对所述至少一种聚乙烯醇树脂的阶梯式热分级热处理程序并确定阶梯式热分级热处理程序所使用的样品的预设含水率；制备具有预设含水率的各种聚乙烯醇树脂样品并分别对其进行阶梯式热分级热处理程序，得到热分级熔融曲线；对热分级熔融曲线分别进行数学拟合和计算，分析得到各种聚乙烯醇树脂在加工中的吸水及脱水性能。

Description

一种预测聚乙烯醇树脂在加工中吸水及脱水性能的方法
技术领域
本发明涉及聚合物性能测定的技术领域，更具体地讲，涉及一种预测聚乙烯醇树脂在加工中吸水及脱水性能的方法。
背景技术
近年来，薄膜材料在日常生活中扮演越来越重要的角色，随着科技水平的不断提高，其已成为生活中不可或缺的重要组成部分。而聚乙烯醇薄膜材料因其具有优异的气体阻隔性、耐溶剂性、力学性能以及可降解性而被广泛地应用于包装、印刷、放置、液晶显示等多个技术领域。
聚乙烯醇薄膜的生产工艺包括干法和湿法两种，以湿法为主，其具体工艺流程为：首先将聚乙烯醇树脂在溶剂中进行塑化，得到聚乙烯醇溶液(固含量≤20wt％)；然后对该聚乙烯醇溶液进行过滤、脱泡、涂布和干燥处理并最终得到聚乙烯醇薄膜。在整个生产过程中，聚乙烯醇吸水塑化、脱水干燥的能力及一致性对成膜稳定性具有至关重要的作用，而上述能力又与聚乙烯醇的分子结构联系密切。总体来说，如果聚乙烯醇材料的质量达不到指定要求，在生产中就会出现难以塑化、难以干燥，进而导致破膜、表面不平整等问题，影响经济效益。
然而，目前尚无表征聚乙烯醇树脂在加工过程中吸水和脱水能力的方法，无法为实际应用和工业生产提供快速表征聚乙烯醇树脂的加工性能信息。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种能够较为简便、高效地预测聚乙烯醇树脂在加工中吸水及脱水性能的方法。
本发明提供了一种预测聚乙烯醇树脂在加工中吸水及脱水性能的方法，所述方法包括以下步骤：
A、将至少一种聚乙烯醇树脂分别制成不同含水率的多个热分析测试样品；
B、将各种聚乙烯醇树脂的不同含水率的多个热分析测试样品分别进行DSC升温扫描处理，通过获得的升温熔融曲线获取各种聚乙烯醇树脂在不同含水率下的熔融行为参数；
C、利用各种聚乙烯醇树脂在不同含水率下的熔融行为参数和各种聚乙烯醇树脂在不同含水率下的熔融行为设计针对所述至少一种聚乙烯醇树脂的阶梯式热分级热处理程序并确定所述阶梯式热分级热处理程序所使用的样品的预设含水率；
D、制备具有所述预设含水率的各种聚乙烯醇树脂样品并分别对其进行所述阶梯式热分级热处理程序，得到各种聚乙烯醇树脂的热分级熔融曲线；
E、对所述各种聚乙烯醇树脂的热分级熔融曲线分别进行数学拟合和计算，分析得到各种聚乙烯醇树脂在加工中的吸水及脱水性能。
根据本发明预测聚乙烯醇树脂在加工中吸水及脱水性能的方法的一个实施例，每种聚乙烯醇树脂的不同含水率的多个热分析测试样品的数量为3～6个。
根据本发明预测聚乙烯醇树脂在加工中吸水及脱水性能的方法的一个实施例，在步骤B中，所述DSC升温扫描处理为将热分析测试样品以5～20℃/min的升温速率升温至240～250℃并记录升温熔融曲线，其中，所述熔融行为参数包括相对结晶度X、熔点Tm和终止熔融温度Tend。
根据本发明预测聚乙烯醇树脂在加工中吸水及脱水性能的方法的一个实施例，在步骤C中，所述阶梯式热分级热处理程序中需要确定的参数包括：消除热历史的熔融温度Tf、第一个热分级热处理温度T1、相邻热分级热处理温度之间的温度差△T、热分级热处理的温度个数m、在每个热分级热处理温度下进行处理的时间t、热分级热处理过程中的升温速率V1和降温速率V2以及最终升温熔融时的升温速率V3。
根据本发明预测聚乙烯醇树脂在加工中吸水及脱水性能的方法的一个实施例，当聚乙烯醇树脂为一种时，将所述一种聚乙烯醇树脂在各含水率下的熔点Tm求平均值Tmax并将Tmax作为所述阶梯式热分级热处理程序的第一个热分级热处理温度T1；
当聚乙烯醇树脂为两种以上时，先将每种聚乙烯醇树脂在各含水率下的熔点Tm求平均值Tmax并得到每种聚乙烯醇树脂的Tmax，再对各种聚乙烯醇树脂的Tmax求平均值Tmax’并将Tmax’作为所述阶梯式热分级热处理程序的第一个热分级热处理温度T1。
根据本发明预测聚乙烯醇树脂在加工中吸水及脱水性能的方法的一个实施例，在步骤C中，以含水率为横坐标并以相对结晶度X为纵坐标，利用聚乙烯醇树脂在不同含水率下的相对结晶度作图并拟合得到聚乙烯醇树脂的相对结晶度-含水率曲线；
当聚乙烯醇树脂为一种时，将所述一种聚乙烯醇树脂在各含水率下的相对结晶度X求平均值Xay，在所述一种聚乙烯醇树脂的相对结晶度-含水率曲线上找到Xay对应的含水率Qay并将Qay作为所述阶梯式热分级热处理程序所使用的样品的预设含水率；
当聚乙烯醇树脂为两种以上时，先将每种聚乙烯醇树脂在各含水率下的相对结晶度X求平均值Xay并得到每种聚乙烯醇树脂的Xay，再在每种聚乙烯醇树脂对应的相对结晶度-含水率曲线上找到所述每种聚乙烯醇树脂的Xay对应的含水率Qay，对各种聚乙烯醇树脂的含水率Qay求平均值Qay’并将Qay’并作为所述阶梯式热分级热处理程序所使用的样品的预设含水率。
根据本发明预测聚乙烯醇树脂在加工中吸水及脱水性能的方法的一个实施例，在步骤D中，所述阶梯式热分级热处理程序包括以下子步骤：
a、将聚乙烯醇树脂样品以升温速率V1升温至Tf并在Tf下停留5～10min；
b、将聚乙烯醇树脂样品以降温速率V2降温至第一个热分级热处理温度T1并停留t时间，再以降温速率V2降温至第二个热分级热处理温度T2并停留t时间，再以降温速率V2降温至第三个热分级热处理温度T2并停留t时间，以此类推直至降温至最后一个热分级热处理温度Tm并停留t时间，其中，相邻热分级热处理温度之间的温度差为△T；
c.将聚乙烯醇树脂样品降温至50～60℃并停留5～10min；
d、将聚乙烯醇树脂样品以升温速率V3升温至240～250℃并记录聚乙烯醇树脂的热分级熔融曲线。
根据本发明预测聚乙烯醇树脂在加工中吸水及脱水性能的方法的一个实施例，在步骤E中，包括以下子步骤：
a、将所述聚乙烯醇树脂的热分级熔融曲线划分为三个温度区域，其中，所述三个温度区域是以Tmax和Tmax-Ti或者Tmax’和Tmax’-Ti进行划分的，所述Ti为5～30℃。
b、使用专业分峰拟合处理软件对所述聚乙烯醇树脂的热分级熔融曲线进行分峰拟合处理并将热分级熔融曲线分离成彼此独立的熔融峰；
c、分别计算所述三个温度区域中熔融峰的相对面积百分比，并根据下式计算得到衡量聚乙烯醇树脂吸水及脱水能力的因子f：
f＝A1–A3+0.6A2，
式中，A1、A2和A3分别代表温度从高到低的三个温度区域中熔融峰的相对面积百分比；
其中，所述因子f的值越大，所述聚乙烯醇树脂的吸水及脱水能力越强。
根据本发明预测聚乙烯醇树脂在加工中吸水及脱水性能的方法的一个实施例，所述阶梯式热分级热处理程序所使用的样品的预设含水率为30～60％，消除热历史的熔融温度Tf为230～250℃、第一个热分级热处理温度T1为210～230℃、相邻热分级热处理温度之间的温度差△T为4～11℃、热分级热处理的温度个数m为3～10个、在每个热分级热处理温度下进行处理的时间t为1min～1h、热分级热处理过程中的升温速率V1为5～20℃/min和降温速率V2为5～30℃/min以及最终升温熔融时的升温速率V3为5～40℃/min。
根据本发明预测聚乙烯醇树脂在加工中吸水及脱水性能的方法的一个实施例，采用耐压铝坩埚进行所述阶梯式热分级热处理程序。
与现有技术相比，本发明预测聚乙烯醇树脂在加工中吸水及脱水性能的方法使用简便的研究设备和研究方式，快速、准确、高效地得到聚乙烯醇树脂的结构信息，从而能够预测得到聚乙烯醇在加工过程中的吸水及脱水能力，准确性高。
附图说明
图1示出了实施例中三种聚乙烯醇树脂样品的热分级熔融曲线。
图2示出了实施例中三种聚乙烯醇树脂样品的热分级熔融曲线的分峰拟合结果。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
本发明的技术思路在于先通过常规DSC扫描确定不同含水率的聚乙烯醇树脂样品的熔融行为特点，然后设计相应的热分级热处理程序并确定热分级热处理程序中聚乙烯醇树脂样品的含水率，然后对样品进行热分级热处理程序，使其分子链按照结晶能力的高低和形成氢键的能力充分结晶，从而将分子结构规整度的不均匀性反映出来，进而根据结果分析聚乙烯醇树脂在加工过程中吸水及脱水能力的优劣。在此过程中，水的相态随温度的变化而变化，促进聚乙烯醇树脂分子链将其结晶和形成氢键能力的高低差异展现出来。
根据本发明的示例性实施例，所述预测聚乙烯醇树脂在加工中吸水及脱水性能的方法包括以下多个步骤。
步骤A：
将至少一种聚乙烯醇树脂分别制成不同含水率的多个热分析测试样品。
在测试时，可以对一种聚乙烯醇树脂在加工中的吸水及脱水性能进行预测，也可以对多种聚乙烯醇树脂在加工中的吸水及脱水性能进行预测和比较。
当只有一种待测的聚乙烯醇树脂时，将其制成不同含水率的多个热分析测试样品，其中，不同含水率的多个热分析测试样品的数量为3～6个，例如制成20％、40％、60％、80％含水率的样品，具体的含水率范围和选取的点值可以根据实际情况进行选择。
当有两种以上待测的聚乙烯醇树脂时，将每种聚乙烯醇树脂均制成不同含水率的多个热分析测试样品，其中，每种聚乙烯醇树脂的不同含水率的多个热分析测试样品的数量为3～6个。
在制备热分析测试样品，可以采用现有的方法进行样品制备，例如先称取适量样品，在240℃、10MPa的条件下用模压成型机进行压板，压制成厚度为0.8～1mm的薄片，然后裁取一定量的样品并分别制成如20％、40％、60％和80％含水率的标准样品。具体地，将样品裁剪、称重并浸泡在纯净水中，通过称重法测其溶胀增重质量来控制含水率，例如20％的含水率即为水的质量占整个溶胀膜的20wt％。
步骤B：
将各种聚乙烯醇树脂的不同含水率的多个热分析测试样品分别进行DSC升温扫描处理，通过获得的升温熔融曲线获取各种聚乙烯醇树脂在不同含水率下的熔融行为参数。
根据本发明，优选采用的DSC升温扫描处理程序为：将热分析测试样品以5～20℃/min的升温速率升温至240～250℃并记录升温熔融曲线，其中，获取的熔融行为参数包括相对结晶度X、熔点Tm和终止熔融温度Tend。
具体地，通过升温熔融曲线获取相对结晶度X、熔点Tm和终止熔融温度Tend等熔融行为参数可以采用本领域的常规方法进行，本发明对此不再赘述。
步骤C：
利用各种聚乙烯醇树脂在不同含水率下的熔融行为参数和各种聚乙烯醇树脂在不同含水率下的熔融行为设计针对所述至少一种聚乙烯醇树脂的阶梯式热分级热处理程序并确定所述阶梯式热分级热处理程序所使用的样品的预设含水率。
由于聚乙烯醇树脂的吸水和脱水能力与其分子结构有关，而其分子结构又可通过其在不同含水率情况下的结晶和熔融行为的变化规律上反映出来，由此本发明中阶梯式热分级热处理的核心原理是对一定含水率的聚乙烯醇树脂进行温度由高到低的阶梯式热处理。当在较高温度处理时，吸水和脱水能力更强的分子链在水汽作用下快速结晶，而吸水和脱水能力较弱的分子链则保持熔融；在较低温度处理时，吸水和脱水能力较弱的分子链结晶形成完善程度较低的晶片，而吸水和脱水能力较强的分子链(此时已结晶)则发生退火。在此过程中，水的存在加剧了聚乙烯醇树脂分子链吸水和脱水能力的不均匀性对其结晶的影响，进而使聚乙烯醇树脂分子链能够充分按照其吸水和脱水能力的高低依次进行结晶，形成具有不同完善程度的晶片，从而将其吸水和脱水能力反映在最终的热分级熔融曲线上。优选地，采用耐压铝坩埚进行阶梯式热分级热处理程序。由于在热分析时需要把样品加热到200℃甚至更高，如果采用普通不耐压铝坩埚进行热处理，则坩埚容易在升温使水蒸发后在压力作用下爆开。因此，必须使用耐压铝坩埚进行操作，迫使测试过程中坩埚稳定。
在本步骤中，阶梯式热分级热处理程序中需要确定的参数包括：消除热历史的熔融温度Tf、第一个热分级热处理温度T1、相邻热分级热处理温度之间的温度差△T、热分级热处理的温度个数m、在每个热分级热处理温度下进行处理的时间t、热分级热处理过程中的升温速率V1和降温速率V2以及最终升温熔融时的升温速率V3。
其中，第一个热分级热处理温度T1是首先需要确定的重要参数，它直接决定了热分级处理对样品结晶的分离程度和分离效果，过高或过低的T1温度都会导致样品形成大量的共晶，难以进行有效分离。根据本发明的示例性实施例，当聚乙烯醇树脂为一种时，将所述一种聚乙烯醇树脂在各含水率下的熔点Tm求平均值Tmax并将Tmax作为阶梯式热分级热处理程序的第一个热分级热处理温度T1；当聚乙烯醇树脂为两种以上时，先将每种聚乙烯醇树脂在各含水率下的熔点Tm求平均值Tmax并得到每种聚乙烯醇树脂的Tmax，再对各种聚乙烯醇树脂的Tmax求平均值Tmax’并将Tmax’作为阶梯式热分级热处理程序的第一个热分级热处理温度T1。
申请人研究发现，相邻热分级热处理温度之间的温度差△T为4～11℃、热分级热处理的温度个数m为3～10个时，其对于含水聚乙烯醇的热分级效果最佳。更特别地，上述参数根据样品熔程的宽窄来确定：熔程是指上文计算得到的Tmax或Tmax’与所有样品在所有含水率下出现的最低的终止熔融温度(Tend min)之差。该参数反映了样品熔融温度范围的宽窄。当Tmax-Tend min或Tmax’-Tend min小于25℃时，优选热分级热处理的温度个数m＝6，相邻热分级热处理温度之间的温度差△T为4℃；当Tmax-Tend min或Tmax’-Tend min大于25℃时，优选热分级热处理的温度个数m＝7，相邻热分级热处理温度之间的温度差△T为5℃。
在每个热分级热处理温度下进行处理的时间t、热分级热处理过程中的升温速率V1和降温速率V2以及最终升温熔融时的升温速率V3可以采用常规方法确定。
其中，选取预设含水率的原因是：具有不同吸水和脱水能力的聚乙烯醇树脂的结晶和熔融行为对含水率的敏感性不同，当横向对比多种聚乙烯醇树脂的吸水和脱水能力时，需选择对所有样品的结晶和熔融行为影响程度相近的含水率，才能得到较好的比对效果。
根据本发明的示例性实施例，以含水率为横坐标并以相对结晶度X为纵坐标，利用聚乙烯醇树脂在不同含水率下的相对结晶度作图并拟合得到聚乙烯醇树脂的相对结晶度-含水率曲线并以此来确定预定含水率：
当聚乙烯醇树脂为一种时，将所述一种聚乙烯醇树脂在各含水率下的相对结晶度X求平均值Xay，在所述一种聚乙烯醇树脂的相对结晶度-含水率曲线上找到Xay对应的含水率Qay并将Qay作为所述阶梯式热分级热处理程序所使用的样品的预设含水率；
当聚乙烯醇树脂为两种以上时，先将每种聚乙烯醇树脂在各含水率下的相对结晶度X求平均值Xay并得到每种聚乙烯醇树脂的Xay，再在每种聚乙烯醇树脂对应的相对结晶度-含水率曲线上找到所述每种聚乙烯醇树脂的Xay对应的含水率Qay，对各种聚乙烯醇树脂的含水率Qay求平均值Qay’并将Qay’并作为所述阶梯式热分级热处理程序所使用的样品的预设含水率。
根据本发明的一个优选实施例，阶梯式热分级热处理程序所使用的样品的预设含水率为30～60％，消除热历史的熔融温度Tf为230～250℃、第一个热分级热处理温度T1为210～230℃、相邻热分级热处理温度之间的温度差△T为4～11℃、热分级热处理的温度个数m为3～10个、在每个热分级热处理温度下进行处理的时间t为1min～1h、热分级热处理过程中的升温速率V1为5～20℃/min和降温速率V2为5～30℃/min以及最终升温熔融时的升温速率V3为5～40℃/min。
步骤D：
制备具有上述预设含水率的各种聚乙烯醇树脂样品并分别对其进行阶梯式热分级热处理程序，得到各种聚乙烯醇树脂的热分级熔融曲线。
根据本发明的示例性实施例，本步骤中的阶梯式热分级热处理程序可以包括以下多个子步骤：
a、将聚乙烯醇树脂样品以升温速率V1升温至Tf并在Tf下停留5～10min；
b、将聚乙烯醇树脂样品以降温速率V2降温至第一个热分级热处理温度T1并停留t时间，再以降温速率V2降温至第二个热分级热处理温度T2并停留t时间，再以降温速率V2降温至第三个热分级热处理温度T2并停留t时间，以此类推直至降温至最后一个热分级热处理温度Tm并停留t时间，其中，相邻热分级热处理温度之间的温度差为△T；
c.将聚乙烯醇树脂样品降温至50～60℃并停留5～10min；
d、将聚乙烯醇树脂样品以升温速率V3升温至240～250℃并记录聚乙烯醇树脂的热分级熔融曲线。
步骤E：
对各种聚乙烯醇树脂的热分级熔融曲线分别进行数学拟合和计算，分析得到各种聚乙烯醇树脂在加工中的吸水及脱水性能。
在本步骤中，具体可以包括以下子步骤：
a、将聚乙烯醇树脂的热分级熔融曲线划分为三个温度区域，其中，三个温度区域是以Tmax和Tmax-Ti或者Tmax’和Tmax’-Ti进行划分的，所述Ti为5～30℃。
也即，三个温度区域的划分是根据不同含水率时聚乙烯醇树脂常规热分析上的熔点来确定的，当只有一种聚乙烯醇树脂时，直接采用Tmax和Tmax-Ti进行划分，当有多种聚乙烯醇树脂时，采用Tmax’和Tmax’-Ti进行划分。
b、使用专业分峰拟合处理软件(如Peakfit 4.12)对聚乙烯醇树脂的热分级熔融曲线进行分峰拟合处理并将热分级熔融曲线分离成彼此独立的熔融峰。以定量计算不同温度区域内样品热分级曲线的面积百分比。
c、分别计算三个温度区域中熔融峰的相对面积百分比，并根据下式计算得到衡量聚乙烯醇树脂吸水及脱水能力的因子f：
f＝A1–A3+0.6A2，
式中，A1、A2和A3分别代表温度从高到低的三个温度区域中熔融峰的相对面积百分比。
具体地，相对面积百分比即为三个温度区域中熔融峰各自的面积除以总面积所得到的百分比。
在判断聚乙烯醇树脂吸水及脱水能力时，计算得到的因子f的值越大，则聚乙烯醇树脂的吸水及脱水能力越强。
应理解，本发明详述的上述实施方式及以下实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述实施例中具体的参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文实施例中的具体数值和具体步骤。
为了使本发明的目的、技术方案和效果更加具体清楚，下面将结合示例对本发明预测聚乙烯醇树脂在加工中吸水及脱水性能的方法作进一步说明。
实施例：
实验样品：三种待测样品是具有不同分子结构和吸水、脱水能力的聚乙烯醇树脂样品，编号为PVA-A、PVA-B、PVA-C。通过对三种待测样品在实际加工中进行吸水塑化速率和脱水干燥速率的测试，结果表明：从PVA-A到PVA-C，树脂的吸水和脱水速率越来越低，吸水及脱水能力越来越差。
下面通过本发明的方法对上述三种待测样品在加工中的吸水及脱水性能进行预测。
将三种聚乙烯醇树脂分别制成不同含水率的多个热分析测试样品，其中，每种聚乙烯醇树脂分别对应有含水率为20％、40％、60％和80％的样品。
分别对每种聚乙烯醇树脂的不同含水率的样品进行DSC升温扫描处理，具体地，将样品以10℃/min的升温速率加热至240℃，记录升温熔融曲线。由三种聚乙烯醇树脂的不同含水率的样品的升温熔融曲线获取得到三种聚乙烯醇树脂在不同含水率下的熔融行为参数(相对结晶度X、熔点Tm和终止熔融温度Tend)，具体如表1所示。
表1 三种聚乙烯醇树脂在不同含水率下的熔融行为参数
利用表1中三种聚乙烯醇树脂在不同含水率下的熔融行为参数和三种聚乙烯醇树脂在不同含水率下的熔融行为设计针对三种聚乙烯醇树脂的阶梯式热分级热处理程序并确定阶梯式热分级热处理程序所使用的样品的预设含水率。具体地，采用上述方法确定的阶梯式热分级热处理程序的各参数以及预设含水率见表2。
表2 三种聚乙烯醇树脂的阶梯式热分级热处理程序参数及预设含水率
阶梯式热分级热处理程序参数 数值范围
预设含水率 50.1％
第一个热分级热处理温度T<sub>1</sub> 222.4℃
相邻热分级热处理温度之间的温度差△T 5℃
热分级热处理的温度个数m 7个
在每个热分级热处理温度下进行处理的时间t 30min
热分级热处理过程中的升温速率V<sub>1</sub> 20℃/min
热分级热处理过程中的降温速率V<sub>2</sub> 5℃/min
最终升温熔融时的升温速率V<sub>3</sub> 10℃/min
制备具有上述预设含水率的三种聚乙烯醇树脂样品并分别对其进行阶梯式热分级热处理程序，得到三种聚乙烯醇树脂的热分级熔融曲线，其中，阶梯式热分级热处理程序可以采用上面的具体步骤进行，所得的三种聚乙烯醇树脂样品的热分级熔融曲线如图1所示。
再对图1中三种聚乙烯醇树脂的热分级熔融曲线分别进行数学拟合和计算，分析得到三种聚乙烯醇树脂在加工中的吸水及脱水性能。
具体地，将热分级熔融曲线划分为三个温度范围，从高到低依次为：215～240℃，185～215℃,150～185℃，其相对面积百分比分别记为A1、A2和A3。使用专业分峰拟合处理软件对聚乙烯醇树脂的热分级熔融曲线进行分峰拟合处理并将热分级熔融曲线分离成彼此独立的熔融峰，具体如图2所示。最后利用公式计算得到三个温度区域中熔融峰的相对面积百分比和衡量聚乙烯醇树脂加工时吸水和脱水能力的因子f，依次对三种聚乙烯醇树脂进行上述处理，所得结果如表3所示。
表3 三种聚乙烯醇树脂的分峰拟合结果及因子f
样品 A<sub>1</sub>(％) A<sub>2</sub>(％) A<sub>3</sub>(％) f
PVA-A 62.9 27.3 9.7 69.58
PVA-B 57.0 31.9 11.1 65.04
PVA-C 38.1 44.3 17.6 47.08
从图1和图2以及表3的结果中可以看出，从PVA-A到PVA-C的热分级熔融曲线上，高熔点部分(A1)的含量逐渐减小，说明样品形成的厚晶片含量减小，吸水和脱水能力较强部分的含量下降；同时，低熔点部分的含量逐渐增多(A3)，说明较薄晶片的含量逐渐增多，吸水和脱水能力较弱部分的含量上升。上述结果表明，从PVA-A到PVA-C，样品中吸水和脱水能力较高的组分的含量逐渐下降，而吸水和脱水能力较高的组分的含量逐渐上升，因子f逐渐降低，说明树脂在加工过程中吸水塑化、脱水干燥的能力逐渐降低，该预测结果与实际测试结果相符，证明了本发明方法的有效性。
综上所述，本发明预测聚乙烯醇树脂在加工中吸水及脱水性能的方法使用简便的研究设备和研究方式，快速、准确、高效地得到聚乙烯醇树脂的结构信息，从而能够预测得到聚乙烯醇在加工过程中的吸水及脱水能力，准确性高。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (6)

1.一种预测聚乙烯醇树脂在加工中吸水及脱水性能的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
A、将至少一种聚乙烯醇树脂分别制成不同含水率的多个热分析测试样品；
B、将各种聚乙烯醇树脂的不同含水率的多个热分析测试样品分别进行DSC升温扫描处理，通过获得的升温熔融曲线获取各种聚乙烯醇树脂在不同含水率下的熔融行为参数，所述DSC升温扫描处理为将热分析测试样品以5～20℃/min的升温速率升温至240～250℃并记录升温熔融曲线，其中，所述熔融行为参数包括相对结晶度X、熔点Tm和终止熔融温度Tend；
C、利用各种聚乙烯醇树脂在不同含水率下的熔融行为参数和各种聚乙烯醇树脂在不同含水率下的熔融行为设计针对所述至少一种聚乙烯醇树脂的阶梯式热分级热处理程序并确定所述阶梯式热分级热处理程序所使用的样品的预设含水率，所述阶梯式热分级热处理程序中需要确定的参数包括：消除热历史的熔融温度Tf、第一个热分级热处理温度T1、相邻热分级热处理温度之间的温度差△T、热分级热处理的温度个数m、在每个热分级热处理温度下进行处理的时间t、热分级热处理过程中的升温速率V1和降温速率V2以及最终升温熔融时的升温速率V3；
D、制备具有所述预设含水率的各种聚乙烯醇树脂样品并分别对其进行所述阶梯式热分级热处理程序，得到各种聚乙烯醇树脂的热分级熔融曲线，所述阶梯式热分级热处理程序包括以下子步骤：
a、将聚乙烯醇树脂样品以升温速率V1升温至Tf并在Tf下停留5～10min；
b、将聚乙烯醇树脂样品以降温速率V2降温至第一个热分级热处理温度T1并停留t时间，再以降温速率V2降温至第二个热分级热处理温度T2并停留t时间，再以降温速率V2降温至第三个热分级热处理温度T3并停留t时间，以此类推直至降温至最后一个热分级热处理温度Tm并停留t时间，其中，相邻热分级热处理温度之间的温度差为△T；
c.将聚乙烯醇树脂样品降温至50～60℃并停留5～10min；
d、将聚乙烯醇树脂样品以升温速率V3升温至240～250℃并记录聚乙烯醇树脂的热分级熔融曲线；
E、对所述各种聚乙烯醇树脂的热分级熔融曲线分别进行数学拟合和计算，分析得到各种聚乙烯醇树脂在加工中的吸水及脱水性能，具体包括以下子步骤：
a、将所述聚乙烯醇树脂的热分级熔融曲线划分为三个温度区域，其中，所述三个温度区域是以Tmax和Tmax-Ti或者Tmax’和Tmax’-Ti进行划分的，所述Ti为5～30℃；所述Tmax为当聚乙烯醇树脂为一种时，对这一种聚乙烯醇树脂在各含水率下的熔点Tm求得的平均值；所述Tmax’为当聚乙烯醇树脂为两种以上时，先将每种聚乙烯醇树脂在各含水率下的熔点Tm求平均值Tmax并得到每种聚乙烯醇树脂的Tmax，再对各种聚乙烯醇树脂的Tmax求得的平均值；
b、使用专业分峰拟合处理软件对所述聚乙烯醇树脂的热分级熔融曲线进行分峰拟合处理并将热分级熔融曲线分离成彼此独立的熔融峰；
c、分别计算所述三个温度区域中熔融峰的相对面积百分比，并根据下式计算得到衡量聚乙烯醇树脂吸水及脱水能力的因子f：
f＝A1–A3+0.6A2，
式中，A1、A2和A3分别代表温度从高到低的三个温度区域中熔融峰的相对面积百分比；
其中，所述因子f的值越大，所述聚乙烯醇树脂的吸水及脱水能力越强。
2.根据权利要求1所述的预测聚乙烯醇树脂在加工中吸水及脱水性能的方法，其特征在于，每种聚乙烯醇树脂的不同含水率的多个热分析测试样品的数量为3～6个。
3.根据权利要求1所述的预测聚乙烯醇树脂在加工中吸水及脱水性能的方法，其特征在于，当聚乙烯醇树脂为一种时，将这一种聚乙烯醇树脂在各含水率下的熔点Tm求得的平均值Tmax作为所述阶梯式热分级热处理程序的第一个热分级热处理温度T1；
当聚乙烯醇树脂为两种以上时，先将每种聚乙烯醇树脂在各含水率下的熔点Tm求平均值Tmax并得到每种聚乙烯醇树脂的Tmax，再将各种聚乙烯醇树脂的Tmax求得的平均值Tmax’作为所述阶梯式热分级热处理程序的第一个热分级热处理温度T1。
4.根据权利要求1所述的预测聚乙烯醇树脂在加工中吸水及脱水性能的方法，其特征在于，在步骤C中，以含水率为横坐标并以相对结晶度X为纵坐标，利用聚乙烯醇树脂在不同含水率下的相对结晶度作图并拟合得到聚乙烯醇树脂的相对结晶度-含水率曲线；
当聚乙烯醇树脂为一种时，将这一种聚乙烯醇树脂在各含水率下的相对结晶度X求平均值Xay，在所述一种聚乙烯醇树脂的相对结晶度-含水率曲线上找到Xay对应的含水率Qay并将Qay作为所述阶梯式热分级热处理程序所使用的样品的预设含水率；
当聚乙烯醇树脂为两种以上时，先将每种聚乙烯醇树脂在各含水率下的相对结晶度X求平均值Xay并得到每种聚乙烯醇树脂的Xay，再在每种聚乙烯醇树脂对应的相对结晶度-含水率曲线上找到所述每种聚乙烯醇树脂的Xay对应的含水率Qay，对各种聚乙烯醇树脂的含水率Qay求平均值Qay’并将Qay’并作为所述阶梯式热分级热处理程序所使用的样品的预设含水率。
5.根据权利要求1所述的预测聚乙烯醇树脂在加工中吸水及脱水性能的方法，其特征在于，所述阶梯式热分级热处理程序所使用的样品的预设含水率为30～60％，消除热历史的熔融温度Tf为230～250℃、第一个热分级热处理温度T1为210～230℃、相邻热分级热处理温度之间的温度差△T为4～11℃、热分级热处理的温度个数m为3～10个、在每个热分级热处理温度下进行处理的时间t为1min～1h、热分级热处理过程中的升温速率V1为5～20℃/min和降温速率V2为5～30℃/min以及最终升温熔融时的升温速率V3为5～40℃/min。
6.根据权利要求1所述的预测聚乙烯醇树脂在加工中吸水及脱水性能的方法，其特征在于，采用耐压铝坩埚进行所述阶梯式热分级热处理程序。
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