[发明专利]一种聚乙烯醇材料及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚乙烯醇材料及其生产方法。

背景技术

聚乙烯醇(PVA)的分子链上具有大量羟基，具有可溶解及可生物降解的环境友好特性。因此其制品尤其是薄膜制品，除了具有较好的力学性能外，还具有高耐油性、高透明性和对氧气等的高阻隔性等一些特殊优异的性能。因此，聚乙烯醇取代现今不可降解的聚烯烃用作包装材料和其他一些具有特殊性能材料具有不可比拟的优势。虽然聚乙烯醇优点明显，但由于其分子链上含有大量极性羟基，分子结构规整，熔融温度等于甚至高于分解温度，尤其在高温(大于100℃)有氧存在的条件下其热稳定性急剧下降，迅速分解，因此多年来聚乙烯醇难以进行热塑加工成型。

为了克服PVA高温分解的缺点，聚乙烯醇薄膜的生产方法一般有(1)有水参与的PVA溶液涂布法。(2)无水参与的PVA熔融挤出法。其中，方法(1)是将聚乙烯醇溶于水，加入一定的脱模剂和表面活性剂、交联剂等其他组分，用涂布或旋转滚筒的方法将一定浓度的聚乙烯醇溶液转移至不锈钢轴上，再逐步脱水成膜。较多的专利报道了这种PVA薄膜的制备方法。这种方法优点是可以使PVA在较低的温度下加工，避免了PVA热分解，但其生产设备复杂，工艺流程长，尤其在脱水阶段，消耗大量的热能，虽然生产出PVA薄膜是环境友好的，但其生产过程却并非环境友好的。近年来，许多研究者尝试将PVA进行熔融塑化加工，即上述PVA生产方法(2)，主要报道的方法有两种：(a)在水存在的条件下降低PVA的熔点，使其在较低的温度下吹塑成膜，但水在PVA体系中的不稳定，不是所有的水分子都能增塑进PVA分子中，溢出的水分子在其报道的生产温度下(140-220℃)常常产生泡孔，不能连续稳定生产(CN200380103342.6)。PVA熔融加工的另一种报道方法是(b)在无水的条件下，采用醇胺类、酰胺类小分子做增塑剂，使PVA进行熔融挤出加工，这种方法用醇解度大于88％的PVA的生产，但PVA的高温分解使其生产的长期稳定性受到影响。高醇解度的聚乙烯醇分子结构更规整，熔点更高，例如聚合度为1700的PVA的熔点高达235℃，PVA在如此高的温度下热熔加工几乎不可能，因此高醇解度的PVA的熔融加工一直是研究的难点。

综上所述，有水参与的涂布法耗能大，生产效率低，熔融挤出法生产效率高但生产稳定性不能保证。因此理想的是提供一种方法既能在较低的温度下尽量避免聚乙烯醇分解，同时又能采用熔融挤出的高效生产方法稳定生产，尤其是生产难度大的高醇解度聚乙烯醇薄膜的生产。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种由高醇解度聚乙烯醇组合物生产的聚乙烯醇材料及其生产方法，采用该聚乙烯醇组合物及生产方法，可以实现高醇解度聚乙烯醇薄膜或片材的稳定熔融挤出及成型。

本发明提供了一种聚乙烯醇材料，其由包括如下组分的组合物制得：聚乙烯醇粉料30～60重量份，优选40～60重量份；增塑剂10～60重量份，优选20～50重量份；热稳定剂0.1～5重量份，优选0.2～3重量份；熔体改性剂0.1～3.5重量份，优选0.2～2重量份。

根据本发明提供的聚乙烯醇材料，其中，所述聚乙烯醇的聚合度可以为500～2000，优选1700～2000。优选地，所述聚乙烯醇的醇解度为88～99.9％，更优选为98～99.9％。本发明所用的聚乙烯醇的分子量可以为60000～110000，优选为80000～110000。分子量越高熔体法的粘度越大，高温时越容易降解，熔融加工越困难。因此本发明根据不同的聚乙烯醇分子量，在增塑剂和热稳定剂中均采用不同量的。例如，低分子量的聚乙烯醇在增塑过程中会有醋酸分子的脱除，可以辅以酸吸收剂以减少PVA的降解，保证薄膜的质量；高分子量的聚乙烯醇由于分子间作用力较强，加工过程中易降解，因此可以加入的热稳定剂含量较低醇解度PVA的多，热稳定剂含量的增多会导致熔体粘度的增大，为了加工方便可以加入一定量的润滑剂。具体方法将在实施例中体现。

作为本发明原料的聚乙烯醇粉料可以为各种商购的PVA原料，例如可以为四川维尼纶厂、安徽维尼纶厂、日本kurary公司、美国celanese公司等生产的PVA产品。