CN107266615A - 一种聚乙烯醇熟化预处理方法 - Google Patents

一种聚乙烯醇熟化预处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种聚乙烯醇熟化预处理方法，该方法为在完全醇解的聚乙烯醇中加入偶联剂偶联后增大其分子量，再加入有机溶剂醋酸甲酯和丙三醇稀释，渗透聚乙烯醇使其溶胀，最后再用物理方法升温挤压使其膨胀、干燥，由此获得了能够在更低温度下速溶的改性聚乙烯醇。通过本发明方法对聚乙烯醇进行预处理，可以使其熟化，降低了完全醇解聚乙烯醇的溶解温度，并且大幅缩短了溶解时间，产物在95℃水中30分钟可完全溶解，或者置于沸水中20分钟完全溶解；该方法大幅的提高了聚乙烯醇的使用效率，节约能源和耗时，具有较好的经济效益，且操作方法简单，处理时间短，实用性强。

Description

一种聚乙烯醇熟化预处理方法
技术领域
本发明涉及化工技术领域，具体指一种聚乙烯醇熟化预处理方法。
背景技术
聚乙烯醇是重要的化工原料，用于制造聚乙烯醇缩醛、耐汽油管道和维尼纶合成纤维、织物处理剂、乳化剂、纸张涂层、粘合剂、胶水等。
现有技术中，由不同生产工艺可以得到不完全醇解和完全醇解的聚乙烯醇产品，其作用和性能不同。不完全醇解的聚乙烯醇是冷水可溶的，而完全醇解的聚乙烯醇则需要沸水溶解。
国标产品的100-40和100-50型号(国标)的聚乙烯醇是经过完全醇解工艺处理的，其颗粒聚乙烯醇的6％水溶液需要沸水搅拌2小时才能完全溶解，费时且能源消耗大。
发明内容
本发明的目的在于克服现有完全醇解的聚乙烯醇产品需要高温溶解，且耗时长的缺陷，提供一种简单、高效的聚乙烯醇熟化预处理方法，以降低完全醇解聚乙烯醇产品的溶解温度，缩短溶解时间。
为实现上述目的，本发明所设计的聚乙烯醇熟化预处理方法，包括以下步骤：
1)取完全醇解的聚乙烯醇、水、偶联剂按照1:0.5～1:0.01～0.05的重量比配置成混合物，所述偶联剂为3-氨丙基甲基二乙氧硅烷和/或3-缩水甘油醚氧基三甲氧基硅烷；
2)然后按照重量比再向混合物中添加0.01％的醋酸甲脂和丙三醇的混合物；
3)对所述混合物进行加温物理挤压捏合，挤压时间为50分钟～2小时，温度为75～85℃；
4)对挤压捏合后的混合物进行粉碎，即得到完全醇解的改性聚乙烯醇。
优选地，所述偶联剂为3-氨丙基甲基二乙氧硅烷和3-缩水甘油醚氧基三甲氧基硅烷的混合偶联剂。
更优选地，所述所述偶联剂为3-氨丙基甲基二乙氧硅烷和3-缩水甘油醚氧基三甲氧基硅烷的重量比为1:1.75的混合偶联剂。
可选地，所述醋酸甲脂和丙三醇的混合物中醋酸甲脂和丙三醇的重量比为1:1。
本发明原理：
通过在完全醇解的聚乙烯醇中加入偶联剂偶联后增大其分子量，再加入有机溶剂醋酸甲酯和丙三醇稀释，渗透聚乙烯醇使其溶胀，最后再用物理方法升温挤压使其膨胀、干燥。因此获得了能够在更低温度下速溶的改性聚乙烯醇。
本发明的有益效果：通过本发明方法对聚乙烯醇进行预处理，可以使其熟化，降低了完全醇解聚乙烯醇的溶解温度，并且大幅缩短了溶解时间，产物在95℃水中30分钟可完全溶解，或者置于沸水中20分钟完全溶解；该方法大幅的提高了聚乙烯醇的使用效率，节约能源和耗时，具有较好的经济效益，且操作方法简单，处理时间短，实用性强。
附图说明
图1为同等重量下，未改性的聚乙烯醇和经过本发明方法改性的聚乙烯醇体积对比图。
图2为图1所示等量的聚乙烯醇投入水中的状态对比图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
以下实施例中采用的完全醇解聚乙烯醇原料为市售的安徽皖维20-99片状聚乙烯醇对应国标(100-40)。
实施例1
聚乙烯醇熟化预处理方法，包括以下步骤：
1)取完全醇解的聚乙烯醇、水、偶联剂按照1:0.5:0.01的重量比配置成混合物，所述偶联剂为3-氨丙基甲基二乙氧硅烷；
2)然后按照重量比再向混合物中添加0.01％的醋酸甲脂和丙三醇的混合物，其中醋酸甲脂和丙三醇的重量比为1:1；
3)对所述混合物进行加温物理挤压捏合，挤压时间为50分钟～2小时，温度为75～85℃；
4)对挤压捏合后的混合物进行粉碎，即得到完全醇解的改性聚乙烯醇。
实施例2
聚乙烯醇熟化预处理方法，包括以下步骤：
1)取完全醇解的聚乙烯醇、水、偶联剂按照1:0.5:0.01的重量比配置成混合物，所述偶联剂为3-缩水甘油醚氧基三甲氧基硅烷；
2)然后按照重量比再向混合物中添加0.01％的醋酸甲脂和丙三醇的混合物，其中醋酸甲脂和丙三醇的重量比为1:1；
3)对所述混合物进行加温物理挤压捏合，挤压时间为50分钟～2小时，温度为75～85℃；
4)对挤压捏合后的混合物进行粉碎，即得到易低温溶解的完全醇解的改性聚乙烯醇。
实施例3
聚乙烯醇熟化预处理方法，包括以下步骤：
1)取完全醇解的聚乙烯醇、水、偶联剂按照1:1:0.03的重量比配置成混合物，所述偶联剂为3-缩水甘油醚氧基三甲氧基硅烷；
2)然后按照重量比再向混合物中添加0.01％的醋酸甲脂和丙三醇的混合物，其中醋酸甲脂和丙三醇的重量比为1:1；
3)对所述混合物进行加温物理挤压捏合，挤压时间为50分钟～2小时，温度为75～85℃；
4)对挤压捏合后的混合物进行粉碎，即得到易低温溶解的完全醇解的改性聚乙烯醇。
实施例4
1)取完全醇解的聚乙烯醇、水、偶联剂按照1:1:0.03的重量比配置成混合物，所述偶联剂为3-氨丙基甲基二乙氧硅烷和3-缩水甘油醚氧基三甲氧基硅烷的重量比为1:1的混合偶联剂；
2)然后按照重量比再向混合物中添加0.01％的醋酸甲脂和丙三醇的混合物，其中醋酸甲脂和丙三醇的重量比为1:1；
3)对所述混合物进行加温物理挤压捏合，挤压时间为50分钟～2小时，温度为75～85℃；
4)对挤压捏合后的混合物进行粉碎，即得到完全醇解的改性聚乙烯醇。
实施例5
1)取完全醇解的聚乙烯醇、水、偶联剂按照1:1:0.05的重量比配置成混合物，所述偶联剂为3-氨丙基甲基二乙氧硅烷和3-缩水甘油醚氧基三甲氧基硅烷的重量比为1:1的混合偶联剂；
2)然后按照重量比再向混合物中添加0.01％的醋酸甲脂和丙三醇的混合物，其中醋酸甲脂和丙三醇的重量比为1:1；
3)对所述混合物进行加温物理挤压捏合，挤压时间为50分钟～2小时，温度为75～85℃；
4)对挤压捏合后的混合物进行粉碎，即得到易低温溶解的完全醇解的改性聚乙烯醇。
实施例6
1)取完全醇解的聚乙烯醇、水、偶联剂按照1:1:0.03的重量比配置成混合物，所述偶联剂为3-氨丙基甲基二乙氧硅烷和3-缩水甘油醚氧基三甲氧基硅烷的重量比为1:1.75的混合偶联剂；
2)然后按照重量比再向混合物中添加0.01％的醋酸甲脂和丙三醇的混合物，其中醋酸甲脂和丙三醇的重量比为1:1；
3)对所述混合物进行加温物理挤压捏合，挤压时间为50分钟～2小时，温度为75～85℃；
4)对挤压捏合后的混合物进行粉碎，即得到易低温溶解的完全醇解的改性聚乙烯醇。
实施例7
1)取完全醇解的聚乙烯醇、水、偶联剂按照1:0.8:0.03的重量比配置成混合物，所述偶联剂为3-氨丙基甲基二乙氧硅烷和3-缩水甘油醚氧基三甲氧基硅烷的重量比为1:1.75的混合偶联剂；
2)然后按照重量比再向混合物中添加0.01％的醋酸甲脂和丙三醇的混合物，其中醋酸甲脂和丙三醇的重量比为1:1；
3)对所述混合物进行加温物理挤压捏合，挤压时间为50分钟～2小时，温度为75～85℃；
4)对挤压捏合后的混合物进行粉碎，即得到易低温溶解的完全醇解的改性聚乙烯醇。
试验例1
对上述实施例1～7所获得的改性聚乙烯醇进行粘度检测试验，以验证其效果。
本试验例为按聚乙烯醇国标方法检测所得的絮状聚乙烯醇粘度，检测样品来自实施例1～7，对照例为原料的安徽皖维20-99片状聚乙烯醇。
1、分别取每个实施例的聚乙烯醇13克，纯水287克，4％固含量混合，浸泡15分钟，升温至95℃，达到95℃后开始计时，已获得每个实施例所得完全醇解聚乙烯醇的溶解时间，并且在聚乙烯醇完全溶解后继续保持95℃至1小时，得到聚乙烯醇的澄清水溶液；再降温至25摄氏度，用旋转粘度计NDJ-1检测粘度。
2、取原料皖维20-99片状聚乙烯醇采用同步骤1的方法溶解，区别在于溶解温度为100℃，持续时间为2小时，使其完全溶解。
结果显示，原料皖维20-99片状聚乙烯醇溶解后溶液粘度实测38mpa.s，实施例1～7的改性聚乙烯醇溶解液实测38mpa.s，同样固含量，水溶液的粘度没有变化。
上述步骤1中各实施例聚乙烯醇的完全溶解时间见下表。
编号 完全溶解时间
实施例1 49min55s
实施例2 46min13s
实施例3 38min44s
实施例4 34min32s
实施例5 35min0s
实施例6 30min22s
实施例7 30min25s
上述结果说明，改性的聚乙烯醇明显溶解时间要短于未改性的，且需要的溶解温度也有所降低；其中单独使用某一种偶联剂的效果不如两者联用，且进一步优化偶联剂配比后，能够在30分钟左右速溶。
试验例2
取实施例7的改性聚乙烯醇和原料安徽皖维20-99片状聚乙烯醇进行理化性质检测。
1)分别称取10g上述产品，如图1a、1b所示，未改性的聚乙烯醇(图1左侧)为片状，而改性的聚乙烯醇为絮状，改性的聚乙烯醇(图1右侧)相较于未改性的体积膨胀了3～4倍。由于图片为灰度模式无法显示，实际上未改性的聚乙烯醇为淡黄色片状固体，而改性的聚乙烯醇为白色絮状固体。
2)将称取的10g产品分别投入等体积的100mL常温水中。
如图2a、2b所示，试验中可以看到，未改性的聚乙烯醇(图2左侧)迅速沉底，因此用户在溶解未改性的获取未改性的聚乙烯醇水溶液时，需要高强度高频率搅拌，使得片状聚乙烯醇不沉底，才能充分的溶胀，溶解，否则会有明显的塌锅，糊锅的现象发生。
而改性的聚乙烯醇(图2右侧)呈絮状，均匀的悬浮在水里且有明显的自吸水现象，那么用户在溶解它时只需要低速搅拌或者不搅拌就能充分的溶胀、溶解，杜绝了塌锅，糊锅的现象，大量节约了搅拌所需要的能源消耗，并且充分自吸水后，会大量的节约溶解过程中蒸汽消耗。
3)步骤2)中对改性的聚乙烯醇和水的混合物加温至100℃，试验观察到20分钟后溶液澄清，完全溶解。
上述对比试验说明，改性的聚乙烯醇在密度上有所降低，吸水性有所增加，本发明方法先通过偶联剂处理聚乙烯醇，使其轻度偶联，再利用高温物理挤压使其体积膨胀1～3倍，从而改变聚乙烯醇的分子结构，增加其溶解度。
本发明具体实施方式为了方便对照采用的均为应国标(100-40)片状聚乙烯醇，实际上基于同样的原理，其他标准的完全醇解聚乙烯醇也能够采用该方法进行改性处理，能够达到一样的增溶效果。

Claims (4)

1.一种聚乙烯醇熟化预处理方法，包括以下步骤：
1)取完全醇解的聚乙烯醇、水、偶联剂按照1:0.5～1:0.01～0.05的重量比配置成混合物，所述偶联剂为3-氨丙基甲基二乙氧硅烷和/或3-缩水甘油醚氧基三甲氧基硅烷；
2)然后按照重量比再向混合物中添加0.01％的醋酸甲脂和丙三醇的混合物；
3)对所述混合物进行加温物理挤压捏合，挤压时间为50分钟～2小时，温度为75～85℃；
4)对挤压捏合后的混合物进行粉碎，即得到完全醇解的改性聚乙烯醇。
2.根据权利要求1所述聚乙烯醇熟化预处理方法，其特征在于：所述偶联剂为3-氨丙基甲基二乙氧硅烷和3-缩水甘油醚氧基三甲氧基硅烷的混合偶联剂。
3.根据权利要求1所述聚乙烯醇熟化预处理方法，其特征在于：所述所述偶联剂为3-氨丙基甲基二乙氧硅烷和3-缩水甘油醚氧基三甲氧基硅烷的重量比为1:1.75的混合偶联剂。
4.根据权利要求1或2或3所述聚乙烯醇熟化预处理方法，其特征在于：所述醋酸甲脂和丙三醇的混合物中醋酸甲脂和丙三醇的重量比为1:1。
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