CN107266838B - 一种热塑性聚乙烯醇水溶性复合物及其制备方法 - Google Patents

一种热塑性聚乙烯醇水溶性复合物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种热塑性聚乙烯醇水溶性复合物，为纤细微粒状，粒径为0.0015mm～2.0mm，由热塑性聚乙烯醇树脂与线性无规聚合物组成，热塑性聚乙烯醇树脂与线性无规聚合物的重量比为80‑99.9：0.1‑20。本发明热塑性聚乙烯醇水溶性复合物的熔融指数在8～35g/10min之间，熔融温度在120～280℃之间，水溶温度在20～80℃之间，具有较低的结晶性和优异的熔融加工流动性，克服了现有共混改性PVA树脂结晶度高、熔体流动性差的弊端，且制备方法简单，易于实现。

Description

一种热塑性聚乙烯醇水溶性复合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种热塑性聚乙烯醇水溶性复合物，还涉及这种复合物的制备方法。
背景技术
聚乙烯醇是一种性能优良、用途广泛的水溶性高分子材料，主要用作粘合剂、分散剂等辅助材料。PVA具有可生物降解性、阻隔性，将PVA与增塑剂共混改性，可降低熔点，提高分解温度，实现PVA作为塑料的应用性能。共混改性PVA树脂可直接用于热塑吹膜、热塑挤出流延成膜、注塑成型等塑料加工领域，所制得PVA薄膜或型材具有优异的力学性能和阻隔性能，在农药等有毒物包装、汽油等特殊物品运输、食品保鲜、医用洗涤包装、纺织品包装、电子电气包装方面广泛应用开来。
由于共混改性PVA树脂是选择与PVA有互补结构的小分子化合物或低聚物进行共混增塑改性，是对PVA进行的物理改性，并未改变分子结构，因此，共混改性PVA树脂仍然具有很高的结晶度，熔体流动性差，从而限制了其在很多领域的应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种熔体流动性较好的热塑性聚乙烯醇水溶性复合物。
本发明的第二个目的在于提供上述热塑性聚乙烯醇水溶性复合物的制备方法。
本发明的目的是这样实现的，一种热塑性聚乙烯醇水溶性复合物，为纤细微粒状，粒径为40-800目，由共混改性的热塑性聚乙烯醇树脂与线性无规聚合物组成，热塑性聚乙烯醇树脂与线性无规聚合物的重量比为80-99.9：0.1-20。
优选粒径为40-200目。
为了提高水溶性，上述热塑性聚乙烯醇树脂优选常温水溶聚乙烯醇树脂，醇解度为70-92mol/mol，聚合度在300-2000之间。
上述热塑性聚乙烯醇树脂的熔融指数在1～10g/10min，熔点在120～200℃之间，线性无规聚合物为聚乙烯PE或/和聚丙烯PP。
上述热塑性聚乙烯醇树脂由聚乙烯醇PVA与增塑剂复合而成， 聚乙烯醇与增塑剂的重量比为50-90：10-50；增塑剂为丙三醇、聚乙二醇、水和淀粉中的至少一种。
上述热塑性聚乙烯醇水溶性复合物的熔融指数在8～35g/10min之间，熔融温度在120～280℃之间，水溶温度在20～80℃之间，具有较低的结晶性和良好的熔体流动性。
本发明的第二个目的是这样实现的，上述热塑性聚乙烯醇水溶性复合物的制备方法，将热塑性聚乙烯醇树脂与线性无规聚合物混合、粉碎即可。
上述混合和粉碎是在密封状态下进行。
具体包括如下步骤：
步骤1，将聚乙烯醇与增塑剂混合均匀，通过螺杆挤出机熔融挤出，冷却，切粒造型制得热塑性聚乙烯醇树脂；
步骤2，将热塑性聚乙烯醇树脂与线性无规聚合物混合、粉碎。
上述步骤1中，将聚乙烯醇与增塑剂混合均匀后升温至30-90℃，保持1/6-10小时后通过螺杆挤出机熔融挤出，冷却至20-40℃，再切粒造型。
上述步骤2中的热塑性聚乙烯醇树脂与线性无规聚合物的混合、粉碎是在深冷液氮粉碎机中进行。
还包括烘干步骤，烘干温度为40-105℃。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明热塑性聚乙烯醇水溶性复合物的熔融指数在8～35g/10min之间，熔融温度在120～280℃之间，水溶温度在20～80℃之间，具有较低的结晶性和优异的熔融加工流动性，克服了现有共混改性PVA树脂结晶度高、熔体流动性差的弊端。
2、本发明热塑性聚乙烯醇水溶性复合物使用领域广泛。本发明热塑性聚乙烯醇水溶性复合物具有水溶性，可与非水溶性树脂复合熔融挤出，可在30～90℃水中清洗掉水溶性聚乙烯醇，形成中空超细纤维，具有比一般纤维更优良的特性，可广泛应用于多种领域。
3、本发明热塑性聚乙烯醇水溶性复合物热稳定性良好，挤出温度可达280℃，不存在发黄、堵塞现象。同时，本发明热塑性聚乙烯醇水溶性复合物具有PVA本身的特性，可改善共混物的HLB值。
4、本发明热塑性聚乙烯醇水溶性复合物的制备方法是先将聚乙烯醇PVA与增塑剂共混制成热塑性聚乙烯醇树脂，再将热塑性聚乙烯醇树脂与线性无规聚合物混合、粉碎至特定粒径的粉体，使热塑性聚乙烯醇树脂与线性无规聚合物达到分子级混合，不仅具有较低的熔点和较高的分解温度，而且具有较好的熔融流动性，在熔融挤出过程中不会出现界面分离现象，有效地解决了材料之间的相容性。
5、本发明热塑性聚乙烯醇水溶性复合物的制备方法简单，易于实现。
具体实施方式
实施例1，一种热塑性聚乙烯醇水溶性复合物，为纤细微粒状，粒度180～200目，由热塑性聚乙烯醇树脂与线性无规聚合物组成，热塑性聚乙烯醇树脂与线性无规聚合物的重量比为80：20。
热塑性聚乙烯醇树脂优选常温水溶聚乙烯醇树脂，其水溶温度为25～30℃，醇解度为70-92mol/mol，聚合度为300-2000之间。热塑性聚乙烯醇树脂由聚乙烯醇PVA与增塑剂复合而成，聚乙烯醇PVA与增塑剂的重量比为50：50，增塑剂为丙三醇、聚乙二醇、水、淀粉中的一种。
热塑性聚乙烯醇树脂的熔融指数在1～10g/10min，熔点在120～200℃之间；线性无规聚合物为聚乙烯。
其制备方法如下：
第一步，制备热塑性聚乙烯醇树脂，其制备过程如下：
（1）将聚乙烯醇与增塑剂混合均匀并升温至30-90℃，保持1/6-10小时；
（2）将步骤（1）中的混合物输送至螺杆挤出机中，在120-200℃温度下熔融挤出，冷却至20-40℃，经切粒机切粒造型制得热塑性聚乙烯醇树脂。
第二步，在深冷液氮粉碎机将热塑性聚乙烯醇树脂与线性无规聚合物混合、粉碎；
深冷液氮粉碎机为市售设备，以液氮为冷源，热塑性聚乙烯醇树脂与无规聚合物通过冷却，在低温下实现脆化易粉碎状态后，进入机械粉碎机腔体内通过叶轮高速旋转，物料与叶片，齿盘，物料与物料之间的相互反复冲击，碰撞，剪切，摩擦等综合作用下，达到粉碎。被粉碎后的混合物料由气流筛分级机进行分级并收集，未达到细度要求的混合物返回料仓继续粉碎，冷气大部分返回料仓循环使用。
深冷粉碎工艺在物料粉碎过程中，粉碎用的冷源形成一个闭路循环系统，节省能耗，冷源温度可降至-196℃。粉碎细度可达到10-800目。使用液氮作为研磨介质，实现了超低温粉碎、防爆、防氧化等综合效果。
第三步，烘干。
由于粉碎后的复合物含有少量的易挥发物，为了使其在热塑加工过程中不出现起泡现象，本发明采用市售的微波干燥器对物料进行烘干，微波干燥的最高工作温度≤200℃；微波频率:2.45GHz±25MHz。
由于微波具有穿透性能使介质内外同时加热，能直接作用于介质分子转换成热能，不需要热传导，所以加热速度非常快，对含水量在30%以下的物料，干燥速度可缩短数百倍。
实施例2，与实施例1的区别在于：热塑性聚乙烯醇水溶性复合物的粒径为40～60目。热塑性聚乙烯醇树脂与线性无规聚合物的重量比为99.9：0.1。
聚乙烯醇与增塑剂的重量比为90：10，增塑剂为丙三醇、聚乙二醇、淀粉、水中的两种且以2:1组配。
实施例3.与实施例1的区别在于：热塑性聚乙烯醇水溶性复合物的粒径为100～120目。热塑性聚乙烯醇树脂与线性无规聚合物的重量比为90：10。
聚乙烯醇与增塑剂的重量比为90：10，增塑剂为丙三醇、聚乙二醇、水和淀粉且以2:1:1组配。
实施例4，与实施例1的区别在于：热塑性聚乙烯醇水溶性复合物的粒径为600～800目。热塑性聚乙烯醇树脂与线性无规聚合物的重量比为85：15。
聚乙烯醇与增塑剂的重量比为90：10，增塑剂为丙三醇、聚乙二醇、淀粉中的两种且以3:1组配。
实施例5，与实施例1的区别在于：热塑性聚乙烯醇水溶性复合物的粒径为325～200目。热塑性聚乙烯醇树脂与线性无规聚合物的重量比为85：15。
聚乙烯醇与增塑剂的重量比为90：10，增塑剂为丙三醇、聚乙二醇、淀粉、水中的两种且以3:1组配。
上述实施例制备的热塑性聚乙烯醇水溶性复合物的熔融指数在8～35g/10min之间，熔融温度在120～280℃之间，水溶温度在20～80℃之间。
实施例6，与实施例1的区别在于：线性无规聚合物为聚丙烯。
实施例7，与实施例1的区别在于：线性无规聚合物为聚乙烯和聚丙烯的混合物，聚乙烯与聚丙烯的质量比为5:3。
涉及到的测试方法如下：
1、熔融温度及分解温度的测试：采用热分析（DSC）曲线表征，所用坩埚为高压不锈钢坩埚，氮气气氛中测试，升温速率：10℃/min，测试温度范围：室温-250℃。
2、熔融指数的测试：根据PVA牌号的树脂流动特性，采用熔融指数仪，在一定温度、恒定压力下，测量塑料熔体在10min内流经标准毛细管的质量值，单位g/10min。本测试方法设定温度为160℃～280℃；压力为2.16kg～10kg。
本发明热塑性聚乙烯醇水溶性复合物的性能与现有共混改性PVA树脂的性能对比见下表1：
表1
性能 本发明热塑性聚乙烯醇水溶性复合物 现有共混改性PVA树脂
形状 纤细微粒状 颗粒状
粒径 40-800目 0.1-10mm
熔融指数 8～35g/10min 1～8 g/10min
熔融温度 120～280℃ 120～180℃
水溶温度 20～80℃ 20～40℃
本发明热塑性聚乙烯醇水溶性复合物具有很好的熔融加工流动性能，采用本发明热塑性聚乙烯醇水溶性复合物可与多种（PA、PC等）热塑性高分子材料复合熔融挤出，可广泛应用于制造各种中空塑料、中空纤维等领域。

Claims (7)

1.一种热塑性聚乙烯醇水溶性复合物，其特征在于：为纤细微粒状，粒径为40-800目，由热塑性聚乙烯醇树脂与线性无规聚合物组成，热塑性聚乙烯醇树脂与线性无规聚合物的重量比为80-99.9：0.1-20；
所述热塑性聚乙烯醇树脂为常温水溶聚乙烯醇树脂，醇解度为70-92mol/mol，聚合度为300-2000之间或所述热塑性聚乙烯醇树脂由聚乙烯醇与增塑剂复合而成，且聚乙烯醇与增塑剂的重量比为50-90：10-50；
所述增塑剂为丙三醇、聚乙二醇、水和淀粉中的至少一种；
所述热塑性聚乙烯醇树脂的熔融指数在1～10g/10min，熔点在120～200℃之间；所述线性无规聚合物为聚乙烯或/和聚丙烯。
2.如权利要求1所述的热塑性聚乙烯醇水溶性复合物，其特征在于：所述粒径为40-200目。
3.如权利要求1或2所述的热塑性聚乙烯醇水溶性复合物的制备方法，其特征在于：将热塑性聚乙烯醇树脂与线性无规聚合物混合、粉碎；所述混合和粉碎是在密封状态下进行。
4.如权利要求3所述的热塑性聚乙烯醇水溶性复合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，将聚乙烯醇与增塑剂混合均匀，通过螺杆挤出机熔融挤出，冷却，切粒造型制得热塑性聚乙烯醇树脂；步骤2，将热塑性聚乙烯醇树脂与线性无规聚合物混合、粉碎即可。
5.如权利要求4所述的热塑性聚乙烯醇水溶性复合物的制备方法，其特征在于，步骤1中，将聚乙烯醇与增塑剂混合均匀后升温至30-90℃，保持1/6-10小时后通过螺杆挤出机熔融挤出，冷却至20-40℃，再切粒造型。
6.如权利要求4或5所述的热塑性聚乙烯醇水溶性复合物的制备方法，其特征在于，步骤2中所述的热塑性聚乙烯醇树脂与线性无规聚合物的混合、粉碎是在深冷液氮粉碎机中进行。
7.如权利要求6所述的热塑性聚乙烯醇水溶性复合物的制备方法，其特征在于，还包括烘干步骤，烘干温度为40-105℃。
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