CN115322420A - 一种速溶聚乙烯醇薄膜的制备方法 - Google Patents

一种速溶聚乙烯醇薄膜的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种速溶聚乙烯醇薄膜的制备方法，是将聚乙烯醇树脂、增塑剂和木质素在高速混合机中充分混合后，再加入碳酸盐或碳酸氢盐继续混合均匀，然后通过双螺杆挤出机挤出造粒、通过吹膜机吹膜，即获得速溶聚乙烯醇薄膜。本发明所制备的聚乙烯醇薄膜通过木质素共混改性，并添加碳酸盐或碳酸氢盐，水溶时在碱性状态下，木质素与碳酸盐或碳酸氢盐协同作用，增强了改性聚乙烯醇薄膜的亲水性，大大提高了聚乙烯醇薄膜的溶解速度。

Description

一种速溶聚乙烯醇薄膜的制备方法
技术领域
本发明涉及聚乙烯醇薄膜生产领域，具体涉及一种速溶聚乙烯醇薄膜的制备方法。
背景技术
随着作为制备高分子材料原料的石油资源的不断消耗和人们对废弃高分子材料因难以降解而引起的环境污染问题日益重视，可降解的环境友好高分子材料越来越受到重视。多羟基聚合物聚乙烯醇具有优良的耐酸、碱和耐有机溶剂性能，具有极佳的阻隔性能，生物相容性好，可生物降解。
在国内，聚乙烯醇替代塑料的产品生产起始上个世纪末，主要方向是用聚乙烯醇制成薄膜，目前PVA薄膜主要集中在日本生产，约占世界产量的75％左右。日本以合成化学、尤尼吉卡、可乐丽三家公司为主；其他如美国杜邦、Christ-Cralt(C.C.L.P公司)、W.T.P公司，德国赫司特公司，法国的GRENSOL公司也有生产。速溶性聚乙烯醇薄膜产品广泛应用于纤维制品包装、食品包装、妇女卫生用品、农药包装、除草剂包装等。
然而，目前现有的速溶性聚乙烯醇薄膜还存在各种各样的缺陷，限制了其发展，例如：为加强其水溶性能，采用低分子量聚乙烯醇或者添加大量亲水小分子，降低了薄膜的机械性能，影响后续加工；或为降低成本，盲目大量使用填充物，造成降解性能降低，残留物增多，造成环境影响，产品使用出现问题等。
发明内容
基于上述现有技术所存在的不足之处，本发明提供一种速溶聚乙烯醇薄膜的制备方法，旨在提高乙烯醇薄膜的溶解速度，该速溶聚乙烯醇薄膜具有优异的溶解性及拉伸稳定性。
本发明为实现目的，采用如下技术方案：
一种速溶聚乙烯醇薄膜的制备方法，包括如下步骤：
将聚乙烯醇树脂、增塑剂和木质素在高速混合机中充分混合后，再加入碳酸盐或碳酸氢盐继续混合均匀，然后通过双螺杆挤出机挤出造粒、通过吹膜机吹膜，即获得速溶聚乙烯醇薄膜。
进一步地，所述聚乙烯醇树脂与木质素的质量比为55～95：5～45，优选70～80：20～30。
进一步地，所述增塑剂占所述聚乙烯醇树脂质量的6～12％。
进一步地，所述木质素的粒径≥100目，优选200～500目。
进一步地，所述碳酸盐或碳酸氢盐为CaCO3、MgCa(CO3)2、ZnCO3、MgCO3、FeCO3、Na2CO3、Ca(HCO3)2、NaHCO3和NH4HCO3中的至少一种，优选为NaHCO3和NH4HCO3混合物。
进一步地，木质素与碳酸盐或碳酸氢盐的质量比为100：0.02～3，优选100：0.5～0.9。
进一步地，所述挤出造粒的温度在135～220℃之间，优选175～195℃之间。
进一步地，所述吹膜的温度在135～220℃之间，优选175～195℃之间。
本发明的上述方法中：基于木质素的亲核反应特性，其在酸、碱介质中的反应完全不同；碳酸盐或碳酸氢盐在没有水(介质)的条件下，预投入木质素和聚乙烯醇树脂的混合物中，并加以混料、造粒和吹膜。通过上述工艺制造的聚乙烯醇膜在水溶时，由于碳酸盐或碳酸氢盐的存在，水、聚乙烯醇膜的pH值升高，木质素在碱性条件下具有较强的亲水性，无定型的木质素分子相互作用结合在一起形成聚集体，亲水性基团构成聚集体的外表面，快速吸水。由于碱性木质素较聚乙烯醇吸水率强，首先发生木质素吸水导致的膨胀，形成较大的比表面积，增加水-聚乙烯醇接触面，聚乙烯醇分子间氢键作用力被水取代，从而溶解到水中。另外，随着水溶液对pH值的稀释，H+与木质素负电荷基团发生亲电反应，木质素分子间缩合、凝聚，形成析出，加速了含有木质素的聚乙烯醇膜的溶解。
本发明的有益效果体现在：
本发明所制备的聚乙烯醇薄膜通过木质素共混改性，并添加碳酸盐或碳酸氢盐，水溶时在碱性状态下，木质素与碳酸盐或碳酸氢盐协同作用，增强了改性聚乙烯醇薄膜的亲水性，大大提高了聚乙烯醇薄膜的溶解速度。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。以下内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
实施例1
将38kg的牌号1788聚乙烯醇、26kg的牌号0588聚乙烯醇与6kg增塑剂(由甘油和乙二醇按质量比3:2构成)及20kg的木质素(粒径为200目)同时加入高速混合机中，充分混合9min；然后将50g的CaCO3加入到高混机中，继续混合5min；充分混合均匀后进入双螺杆挤出机进行造粒，双螺杆挤出机的温度为175℃；将聚乙烯醇颗粒通过吹膜机吹膜，吹膜温度为180℃，得到速溶聚乙烯醇薄膜。
实施例2
将35kg牌号1788聚乙烯醇、25kg牌号0588聚乙烯醇与6kg增塑剂(由甘油和乙二醇按质量比3:2构成)及24kg的木质素(粒径为200目)同时加入高速混合机中，充分混合9min；然后将各90g的CaCO3和MgCa(CO3)2加入到高混机中，继续混合5min；充分混合均匀后进入双螺杆挤出机进行造粒，双螺杆挤出机的温度为180℃；将聚乙烯醇颗粒通过吹膜机吹膜，吹膜温度为190℃，得到速溶聚乙烯醇薄膜。
实施例3
将35kg牌号1788聚乙烯醇、25kg牌号0588聚乙烯醇与6kg增塑剂(由甘油和乙二醇按质量比3:2构成)及24kg木质素(粒径为500目)同时加入高速混合机中，充分混合9min；然后将各90g的NaHCO3和NH4HCO3混合物加入到高混机中，继续混合5min；充分混合均匀后进入双螺杆挤出机进行造粒，双螺杆挤出机的温度为190℃；将聚乙烯醇颗粒通过吹膜机吹膜，吹膜温度为195℃，得到速溶聚乙烯醇薄膜。
实施例4
将36kg牌号1788聚乙烯醇、30kg牌号0588聚乙烯醇与6kg增塑剂(由甘油和乙二醇按质量比3:2构成)及18kg木质素(粒径为300目)同时加入高速混合机中，充分混合9min；然后将200g的NaHCO3和130g的NH4HCO3加入到高混机中，继续混合5min；充分混合均匀后进入双螺杆挤出机进行造粒，双螺杆挤出机的温度为190℃；将聚乙烯醇颗粒通过吹膜机吹膜，吹膜温度为195℃，得到速溶聚乙烯醇薄膜。
对比例1
将36kg牌号1788聚乙烯醇、30kg的牌号0588聚乙烯醇与6kg增塑剂(由甘油和乙二醇按质量比3:2构成)及18kg木质素(粒径为300目)同时加入高速混合机中，充分混合9min；混合均匀后进入双螺杆挤出机进行造粒，双螺杆挤出机的温度为180℃；将聚乙烯醇颗粒通过吹膜机吹膜，吹膜温度为190℃，得到聚乙烯醇薄膜。
对比例2
将50kg牌号1788聚乙烯醇、34kg牌号0588聚乙烯醇与6kg增塑剂(由甘油和乙二醇按质量比3:2构成)加入高速混合机中，充分混合9min；然后将50g的CaCO3加入到高混机中，继续混合5min；充分混合均匀后进入双螺杆挤出机进行造粒，双螺杆挤出机的温度为180℃；将聚乙烯醇颗粒通过吹膜机吹膜，吹膜温度为190℃，得到聚乙烯醇薄膜。
对比例3
将48kg牌号1788聚乙烯醇、36kg牌号0588聚乙烯醇与6kg增塑剂(由甘油和乙二醇按质量比3:2构成)加入高速混合机中，充分混合9min；混合均匀后进入双螺杆挤出机进行造粒，双螺杆挤出机的温度为190℃；将聚乙烯醇颗粒通过吹膜机吹膜，吹膜温度为200℃，得到聚乙烯醇薄膜。
按如下方法测定各实施例与对比例所得聚乙烯醇薄膜的性能：
拉伸强度：采用XLW(PC)型智能拉力试验机进行拉伸强度的测定。
水溶性测试：剪一块10cm*10cm水溶性薄膜浸入含1升水的烧杯，不要让薄膜挂壁，静置观察其发生崩解的时间；崩解后搅拌，直至完全溶解，测定完全溶解的时间。
上述各实施例与对比例所得聚乙烯醇薄膜的性能如表1所示。
拉伸强度/MPa 崩解时间/s 溶解时间/min
实施例1 33.4 9 1.5
实施例2 32.6 8 2
实施例3 30.9 7 1.5
实施例4 36.7 10 3
对比例1 30.5 55 8
对比例2 33.2 90 12
对比例3 28.7 68 11
从上表可以看出加入木质素与碳酸盐或碳酸氢盐的聚乙烯醇薄膜在水中的崩解时间与溶解时间明显增快，水溶性能提高，拉伸性能稳定，在某些应用领域具有显著优势，例如应用在洗衣凝珠不易破包、水中溶解快、无残留等。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种速溶聚乙烯醇薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将聚乙烯醇树脂、增塑剂和木质素在高速混合机中充分混合后，再加入碳酸盐或碳酸氢盐继续混合均匀，然后通过双螺杆挤出机挤出造粒、通过吹膜机吹膜，即获得速溶聚乙烯醇薄膜。
2.根据权利要求1所述的速溶聚乙烯醇薄膜的制备方法，其特征在于：所述聚乙烯醇树脂与木质素的质量比为55～95：5～45。
3.根据权利要求1所述的速溶聚乙烯醇薄膜的制备方法，其特征在于：所述增塑剂占所述聚乙烯醇树脂质量的6～12％。
4.根据权利要求1所述的速溶聚乙烯醇薄膜的制备方法，其特征在于：所述木质素的粒径≥100目。
5.根据权利要求1所述的速溶聚乙烯醇薄膜的制备方法，其特征在于：所述碳酸盐或碳酸氢盐为CaCO3、MgCa(CO3)2、ZnCO3、MgCO3、FeCO3、Na2CO3、Ca(HCO3)2、NaHCO3和NH4HCO3中的至少一种。
6.根据权利要求1或5所述的速溶聚乙烯醇薄膜的制备方法，其特征在于：所述木质素与碳酸盐或碳酸氢盐的质量比为100：0.02～3。
7.根据权利要求1所述的速溶聚乙烯醇薄膜的制备方法，其特征在于：所述挤出造粒的温度在135～220℃之间。
8.根据权利要求1所述的速溶聚乙烯醇薄膜的制备方法，其特征在于：所述吹膜的温度在135～220℃之间。
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