[发明专利]一种改性的乙烯醇系聚合物、其制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及乙烯醇系聚合物，尤其涉及具有离子改性的和具有低粘度的乙烯醇系聚合物及含有该聚合物的组合物。

背景技术

乙烯醇系聚合物的代表——聚乙烯醇（以下简称PVA），是一种亲水性的水溶合成高分子，广泛应用于纸加工、纺织、建材、涂料等，作为有机物及无机物的粘结剂，与其他合成高分子粘结剂比较，具有粘结强度高的优点，成膜性优良。

作为一种水溶性聚合物，传统的PVA由于其分子链结构比较规整，大量—OH基使其分子内，分子间存在氢键作用，具有高度的结晶性，这种结构决定了PVA虽然具有水溶性，但溶解性并不十分理想，并粘度高，同时，由于PVA分子是非离子性的，在使用上受到许多限制。为解决聚合物的溶解性及分子的非离子性，一种公知方法是用具有离子性的基团来对传统的PVA进行改性，这些离子性基团削弱PVA分子内，分子间的氢键作用，降低PVA的结晶性，改善了PVA的水溶解性，这些离子性基团改性的PVA除了具有常规PVA的性质外，新引入的离子基团还能赋予PVA分子一些特殊的性能，如交联反应性、分散性能、离子性能、流变性能、抗“结皮”性能以及低气泡性能等。可作为废水处理的除浊、脱色、吸附剂、皮革的柔软剂、纺织的抗静电剂、污泥的脱水处理剂、二次油回收剂、油田酸化用稠化剂、造纸的助留、表面施胶及增强剂等。

授权公开号为CN1120184C的中国发明专利中，披露了一种在线性的PVA大分子链中引入乙烯基和具有强亲水性的羧基的方法，即在含有乙烯和具有羧基的可聚合单体存在下，与乙烯酯系单体共聚合，再皂化而得到乙烯和羧基改性的PVA。

公开号为CN101081880A的中国发明专利中，披露了一种在线性的PVA大分子链中引入具有强亲水性的羧基的方法，即在含有羧基的可聚合单体存在下，与乙烯酯系单体共聚合，再皂化而得到具有高水溶性的羧基改性PVA。

又如，公开号为CN102731710A的中国发明专利中，披露了一种在线性的PVA大分子链中引入具有强亲水性的羧基的方法，即在含有羧基的可聚合单体存在下，与乙烯酯系单体共聚合，再皂化而得到具有高水溶性和交联反应性的羧基改性PVA。

以上发明都是通过采用不同方法引入阴离子基团羧基来提高PVA的水溶性和交联反应性，但水溶液粘度较高的问题依然无法解决。

对于粘度问题，一种公知方法是通过降低聚合物的分子量来抑制高粘度使溶液粘度降低，但这样做可能会导致在作为粘结剂使用时，其成品的耐水性和粘结性能变差；在作为纸浆和污泥的脱水剂及纸张的增强剂使用和废水处理时，也不能达到使用目的。

星形聚合物是指多个线性聚合物臂连接在同一个核上而形成的具有支化结构的聚合物，与线性无规线团的相应分子量聚合物相比较，其本体和溶液粘度较低，一般是采用活性聚合方式通过先核后臂或先臂后核的途径合成。

授权公开号为CN101955561B的中国发明专利中，披露了一种星形结构PVA及其制备方法，即在含有交联剂单体存在下，与乙烯酯系单体共聚合，再皂化而得到星形结构PVA，具有低粘度特性。

由于传统的引入离子性基团改性的PVA一般都是采用通过自由基方式聚合，然后皂化而得到，并乙烯酯类单体难于实现活性聚合，因此，目前尚未见有星形分子结构的离子性基团改性的乙烯醇系聚合物的例子。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型的乙烯醇系聚合物，这种聚合物具有离子性和高的水溶解性，且这种聚合物水溶液具有低的粘度特性。本发明还同时提供了该种乙烯醇系聚合物的制备方法。

为了实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：

一种含有由芯及连接于该芯上的乙烯醇系聚合物臂所组成的具有芯、臂星形分子结构的乙烯醇系聚合物，其特征在于：臂经离子性基团改性，形成具有如下通式（I）所示的在聚合物臂具有离子性基团的星形分子结构的乙烯醇系聚合物，

其中：A为聚合物大分子的芯；式中

表示的是聚合物的臂；

p为大于0的整数；k为大于0的整数；j为大于0的整数；n为大于或等于3的整数；R⁰为链转移剂、溶剂或引发剂分解后的残基；R¹为H或者1～17个碳原子数的烷基；R²为具有阳离子性基团或阴离子性基团中的一种或两种以上混合的结构单元。