CN108017863A - 一种离子液体复配热稳定剂及提高聚乙烯醇热稳定性方法 - Google Patents

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Abstract

一种离子液体复配热稳定剂及提高聚乙烯醇热稳定性方法，该热稳定剂是由按重量百分比计的以下组分经搅拌混合而成:离子液体0.1～2份，片状无机填料0～0.1份，抗氧剂0～0.02份。本发明公开的用上述复配热稳定剂提高聚乙烯醇热稳定性的方法是将离子液体复配热稳定剂与醇解度99％的聚乙烯醇100份加入去离子中，置于水浴锅中于90～100℃加热3～6小时至聚乙烯醇完全溶解，复配热稳定剂和聚乙烯醇质量比为0.001‑0.02，所得混合溶液经干燥后成膜即得改性聚乙烯醇。本发明所公开的复配热稳定剂用于改性聚乙烯醇时，可大幅提高聚乙烯醇的初始分解温度和最大分解温度，为聚乙烯醇的热塑加工开辟出新思路。

Description

一种离子液体复配热稳定剂及提高聚乙烯醇热稳定性方法
技术领域
本发明涉及提高聚乙烯醇热稳定性方法，特别涉及一种基于离子液体的复配热稳定剂及其提高聚乙烯醇热稳定性方法。
技术背景
随着商品经济的不断发展，包装行业和广告装饰业也随之蓬勃发展，对包装或广告装饰用膜的需求也越加增大。聚乙烯醇薄膜因具有极好的透明性与表面光泽性，撕裂强度以及拉伸强度较好、不吸灰尘、不带静电等特点，使其在包装领域中的需求日益增加。更为重要的PVA材料不仅可以100％生物降解，属于绿色包装材料，而且采用非石油生产路线制备，成本较低，在石油资源日渐匾乏的形势下，大力推进聚乙烯醇材料在各领域中的应用具有重要的意义。
但是PVA分子链上带有大量的羟基侧基，分子内和分子间均存在大量的氢键.而且PVA分子链结构规整，结晶度高，这使得PVA的熔点高达220-240℃，但是PVA的分解温度却很低，160℃即开始脱水醚化，200℃开始分解。其熔融温度高于分解温度的这一特点使得PVA难以熔融加工。为解决这一问题，创造出PVA的熔融加工窗口，大部分的文献均通过在PVA中加入增塑剂，降低其结晶度，以使改性后的PVA熔融温度低于其分解温度，从而获得熔融加工窗口。如前所述，PVA的起始分解温度在200℃左右，为了将PVA的熔融温度从220-240℃降到200℃，甚至160℃以下，需要在PVA中添加的大量的增塑剂，这无疑会损害PVA本身优良的力学性能及其耐水性能。
在聚乙烯醇中加入热稳定剂，通过提高PVA的热分解温度方法，同样可以创造出PVA的熔融加工窗口(PVA的熔融温度与分解温度之间)，克服聚乙烯醇熔点与分解温度接近导致的其加工窗口极窄的难点，实现其熔融加工。但是目前关于PVA热稳定剂的研究报道极少。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于离子液体的复配热稳定剂及提高聚乙烯醇热稳定性方法，通过添加高效复配热稳定剂，推高聚乙烯醇的初始和最大分解温度。克服聚乙烯醇熔点与分解温度接近导致的其加工窗口极窄的难点，为实现其熔融加工提供一条新的途径。
本发明的目的由以下技术方案来实现：
一种离子液体复配热稳定剂，其特征在于，该离子液体复配热稳定剂是由按重量百分比计的以下组分经搅拌混合而成：
离子液体 0.1～2份
片状无机填料 0～0.1份
抗氧剂 0～0.02份。
上述离子液体稳定剂中，所述离子液体包含至少一种阳离子，所述阳离子选自季铵盐离子、季膦盐离子、咪唑盐离子或吡咯盐离子；所述离子液体包含至少一种阴离子，所述阴离子选自卤素离子、四氟硼酸根离子或六氟磷酸根离子。
上述离子液体稳定剂中，所述片状无机填料为云母，黏土，蒙脱土，石墨烯中的一种或两种。
上述离子液体稳定剂中，所述抗氧剂为1010抗氧剂(四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)、246抗氧剂(2，4，6-三叔丁基苯酚)的任一种或两种。
上述离子液体稳定剂中，所述离子液体复配热稳定剂优选由按重量百分比计的以下组分经搅拌混合而成：
离子液体 0.1～2份
片状无机填料 0.05～0.01份
抗氧剂 0.01份。
本发明还提供所述的离子液体复配热稳定剂在提高聚乙烯醇热稳定性的应用。
所述的离子液体复配热稳定剂在提高聚乙烯醇热稳定性的应用为：将所述的离子液体复配热稳定剂与聚乙烯醇共同加入到去离子水中，置于水浴锅中加热至聚乙烯醇完全溶解，得到离子液体复配热稳定剂/聚乙烯醇混合溶液，再将在离子液体复配热稳定剂/聚乙烯醇混合溶液真空干燥，制得离子液体复配热稳定剂/聚乙烯醇复合膜。
更为具体地，所述的离子液体复配热稳定剂在提高聚乙烯醇热稳定性的应用包括如下步骤：
(1)离子液体复配热稳定剂/聚乙烯醇混合溶液制备：按上述份数称取离子液体、片状无机填料、抗氧剂混合制作成为所述的离子液体复配热稳定剂，然后再将该复配热稳定剂与醇解度99％的聚乙烯醇100份共同加入到去离子水中，置于水浴锅中于90～100℃加热3-6小时(优选5h)至聚乙烯醇完全溶解，得到离子液体复配热稳定剂/聚乙烯醇混合溶液。
(2)离子液体复配热稳定剂/聚乙烯醇复合膜制备：将所得离子液体复配热稳定剂/聚乙烯醇混合溶液倒入聚四氟乙烯培养皿中，随后在40℃-60℃真空干燥12-24小时，制得离子液体复配热稳定剂/聚乙烯醇复合膜。
其中，各物料的份数均为重量份。
相对于现有技术，本发明的有益效果为
1.本发明所提供的是聚乙烯醇复配热稳定剂，与常规通过添加增塑剂降低聚乙烯醇熔点来实现聚乙烯醇热塑加工思路显著不同。
2.本发明所提供的是离子液体基复配热稳定剂添加量低，质量分数仅占0.1-1％就可大幅提高聚乙烯醇的初始分解温度和最大分解温度。
3.本发明制备方法简便易行、工序较少、耗时较短、制备过程成本较低,易于推广应用。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明技术方案做进一步详细描述以下实施例所用物料的份数均为重量份。采用测定共混膜的最大质量分数损失时的温度定义为最大热分解温度。以下实施例中1份具体为1g。
实施例1：
取1份离子液体(N-辛基吡啶)，0.1份的蒙脱土、0.01份1010抗氧剂混合制作成为复配热稳定剂。然后再将该复配热稳定剂与醇解度99％的聚乙烯醇100份共同加入到去离子水中，置于水浴锅中于100℃加热5小时至聚乙烯醇完全溶解，得到离子液体复配热稳定剂/聚乙烯醇混合溶液。随后将离子液体复配热稳定剂/聚乙烯醇混合溶液倒入聚四氟乙烯培养皿中，在60℃真空干燥12小时，得到离子液体复配热稳定剂/聚乙烯醇复合膜。
所得离子液体复配热稳定剂/聚乙烯醇复合膜最大热分解温度为393.6℃，初始分解温度为350.1℃。
实施例2：
取0.6份离子液体(1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐)，0.08份的云母、0.01份1010抗氧剂、0.01份246抗氧剂混合制作成为复配热稳定剂。然后再将该复配热稳定剂与醇解度99％的聚乙烯醇100份共同加入到去离子水中，置于水浴锅中于95℃加热5小时至聚乙烯醇完全溶解，得到离子液体复配热稳定剂/聚乙烯醇混合溶液。随后将离子液体复配热稳定剂/聚乙烯醇混合溶液倒入聚四氟乙烯培养皿中，在40℃真空干燥24小时，得到离子液体复配热稳定剂/聚乙烯醇复合膜。
所得离子液体复配热稳定剂/聚乙烯醇复合膜最大热分解温度为387.3℃，初始分解温度为347.6℃。
实施例3：
取0.3份离子液体(甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵)，0.08份的石墨烯、0.015份246抗氧剂混合制作成为复配热稳定剂。然后再将该复配热稳定剂与醇解度99％的聚乙烯醇100份共同加入到去离子水中，置于水浴锅中于95℃加热5小时至聚乙烯醇完全溶解，得到离子液体复配热稳定剂/聚乙烯醇混合溶液。随后将离子液体复配热稳定剂/聚乙烯醇混合溶液倒入聚四氟乙烯培养皿中，在60℃真空干燥12小时，得到离子液体复配热稳定剂/聚乙烯醇复合膜。
所得离子液体复配热稳定剂/聚乙烯醇复合膜最大热分解温度为379.3℃，初始分解温度为341.3℃。
实施例4：
取0.2份离子液体(1-乙烯基-3-乙基咪唑溴盐)，0.005份246抗氧剂混合制作成为复配热稳定剂。然后再将该复配热稳定剂与醇解度99％的聚乙烯醇100份共同加入到离子水中,置于水浴锅中于95℃加热5小时至聚乙烯醇完全溶解，得到离子液体复配热稳定剂/聚乙烯醇混合溶液。随后将离子液体复配热稳定剂/聚乙烯醇混合溶液倒入聚四氟乙烯培养皿中,在70℃真空干燥12小时,得到离子液体复配热稳定剂/聚乙烯醇复合膜。
所得离子液体复配热稳定剂/聚乙烯醇复合膜最大热分解温度为373.2℃，初始分解温度为340.1℃。
实施例5：
取0.1份离子液体(1-丁基-1-甲基吡咯烷六氟磷酸盐)，0.06份的石墨烯混合制作成为复配热稳定剂。然后再将该复配热稳定剂与醇解度99％的聚乙烯醇100份共同加入到去离子水中,置于水浴锅中于90℃加热5小时至聚乙烯醇完全溶解，得到离子液体复配热稳定剂/聚乙烯醇混合溶液。随后将离子液体复配热稳定剂/聚乙烯醇混合溶液倒入聚四氟乙烯培养皿中,在60℃真空干燥18小时,得到离子液体复配热稳定剂/聚乙烯醇复合膜。
所得离子液体复配热稳定剂/聚乙烯醇复合膜最大热分解温度为371.9℃，初始分解温度为337.6℃。
实施例6：
取2份离子液体(甲基三丁基膦四氟硼酸盐)，0.01份的石墨烯、0.01份1010抗氧剂混合制作成为复配热稳定剂。然后再将该复配热稳定剂与醇解度99％的聚乙烯醇100份共同加入到去离子水中,置于水浴锅中于95℃加热5小时至聚乙烯醇完全溶解，得到离子液体复配热稳定剂/聚乙烯醇混合溶液。随后将离子液体复配热稳定剂/聚乙烯醇混合溶液倒入聚四氟乙烯培养皿中，在50℃真空干燥18小时,得到离子液体复配热稳定剂/聚乙烯醇复合膜。
所得离子液体复配热稳定剂/聚乙烯醇复合膜最大热分解温度为389.3℃，初始分解温度为344.5℃。

Claims (8)

1.一种离子液体复配热稳定剂，其特征在于，所述离子液体复配热稳定剂是由按重量百分比计的以下组分经搅拌混合而成：
离子液体 0.1～2份
片状无机填料 0～0.1份
抗氧剂 0～0.02份。
2.如权利要求1所述的离子液体复配热稳定剂，其特征在于：所述离子液体包含至少一种阳离子，所述阳离子选自季铵盐离子、季膦盐离子、咪唑盐离子或吡咯盐离子；所述离子液体包含至少一种阴离子，所述阴离子选自卤素离子、四氟硼酸根离子或六氟磷酸根离子。
3.如权利要求1所述的离子液体复配热稳定剂，其特征在于：所述片状无机填料为云母、黏土、蒙脱土、石墨烯中的一种或两种。
4.如权利要求1所述的离子液体复配热稳定剂，其特征在于：所述抗氧剂为1010抗氧化剂、246抗氧化剂中的任一种或两种。
5.如权利要求1所述的离子液体复配热稳定剂，其特征在于，所述离子液体复配热稳定剂是由按重量百分比计的以下组分经搅拌混合而成：
离子液体 0.1～2份
片状无机填料 0.05～0.1份
抗氧剂 0.01份。
6.如权利要求1所述的离子液体复配热稳定剂在提高聚乙烯醇热稳定性的应用。
7.如权利要求6所述的应用，其特征在于所述应用为：将所述的离子液体复配热稳定剂与聚乙烯醇共同加入到去离子水中，置于水浴锅中加热至聚乙烯醇完全溶解，得到离子液体复配热稳定剂/聚乙烯醇混合溶液，再将在离子液体复配热稳定剂/聚乙烯醇混合溶液真空干燥，制得离子液体复配热稳定剂/聚乙烯醇复合膜。
8.如权利要求7所述的应用，其特征在于其特征在于该应用包括如下步骤：
(1)离子液体复配热稳定剂/聚乙烯醇混合溶液制备：按比例称取离子液体、片状无机填料、抗氧剂混合制作得到离子液体复配热稳定剂，然后再将该离子液体复配热稳定剂与醇解度99％的聚乙烯醇100份共同加入到去离子水中，置于水浴锅中于90～100℃加热3～6小时至聚乙烯醇完全溶解，得到离子液体复配热稳定剂/聚乙烯醇混合溶液；
(2)离子液体复配热稳定剂/聚乙烯醇复合膜制备：将所得离子液体复配热稳定剂/聚乙烯醇混合溶液倒入聚四氟乙烯培养皿中，随后在40℃-60℃真空干燥12-24小时，制得离子液体复配热稳定剂/聚乙烯醇复合膜；
其中各物料的份数均为重量份。
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