[发明专利]具有高温水溶性能的热塑性聚乙烯醇组合物薄膜及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种具有高温水溶性的热塑性聚乙烯醇组合物薄膜及其制备方法和应用。通过采用一种具有高温水溶性能的热塑性聚乙烯醇组合物薄膜，含有以下组分：热塑性聚乙烯醇、开口剂、相容剂；其中，所述的热塑性聚乙烯醇包含聚乙烯醇和热塑剂；所述的聚乙烯醇选自聚合度为400～3000、醇解度为90～99mol％的一种或多种的混合物；其特征在于，所述薄膜的结晶度不小于35％，晶粒平均尺寸不小于8.5nm的技术方案，得到的薄膜无水，热塑加工性好、工艺稳定，拉伸强度较高、开口性好，水溶温度≥75℃，且光学性能优异，可用于高温洗衣袋等高端领域中。

技术领域

本发明属于高分子材料的加工与制备领域，本发明涉及一种具有高温水溶性能的热塑性聚乙烯醇组合物薄膜及其制备方法和应用，可以实现无水热塑加工。

技术背景

聚乙烯醇分子链上具有很多羟基，可在分子内和分子间形成大量氢键，导致其熔融温度与分解温度非常接近，因此，常用的聚乙烯醇薄膜成型均采用溶液法，但此法具有工艺复杂、成本高、生产效率低、能耗高等缺点。当前，国内外通过对聚乙烯醇改性来降低熔融温度，其中增塑法最为简单有效，但所用增塑剂均含水，导致薄膜可加工温度较低，加工稳定性较差。聚乙烯醇薄膜按照水溶应用，可分为两大类：低温水溶聚乙烯醇薄膜和高温水溶聚乙烯醇薄膜，前者指在小于 40℃水中即溶解的薄膜，而对后者的要求是其能在40℃以上的热水中使用。文献报道提高聚乙烯醇薄膜水溶温度的方法主要包括物理交联法、化学交联法、无机纳米材料复合法、聚合物共混法、热处理法等，但目前这些方法主要应用于溶液法成膜，且存在交联剂具有毒性、有机溶剂或反应助剂难去除等一系列问题。未加添加剂情况下的聚乙烯醇薄膜抗粘连性差，而使用传统抗粘连剂一般存在价格高、薄膜光学性能差等问题。因此，开发兼具高温水溶性、优良光学性能的热塑性聚乙烯醇薄膜已逐渐成为国内外企业和科研院所研究开发的热点。

专利CN 106867035A和US 2019135997A1均采用溶液成型法制备聚乙烯醇薄膜。此方法缺点是加工工艺复杂，过程需高温干燥以去除大量溶剂水，成本高、能耗高、生产效率较低。

CN 106189010A通过加入交联剂吹膜得到高温水溶聚乙烯醇薄膜。此方法所用增塑剂含水，且使用的交联剂对人体或环境均具有毒性。

美国专利US 2019135997A1以二氧化硅、碳酸钙、滑石粉为抗粘连剂，通过溶液法制得聚乙烯醇薄膜，专利所用无机抗粘连剂存在价格高、易吸潮、难分散中的一个或多个问题，且薄膜光学性能较差。此外，美国专利US 2005090589A1 指出，常用的有机抗粘连剂脂肪酸酰胺也会对薄膜光学性能特性产生不利影响。

CN 106189006A以水为增塑剂的一部分，无机开口剂(如滑石粉)为抗粘连剂，采用双向拉伸方法制备高温水溶聚乙烯醇薄膜。薄膜拉伸强度为40MPa。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是提供一种具有高温水溶性的热塑性聚乙烯醇组合物薄膜，该薄膜无水，热塑加工性好、工艺稳定，拉伸强度较高、开口性好，水溶温度≥75℃，且光学性能优异。

本发明所要解决的技术问题之二是提供一种与解决技术问题之一相对应的具有高温水溶性能的热塑性聚乙烯醇组合物薄膜的制备方法。

本发明所要解决的技术问题之三是提供一种与解决技术问题之一相对应的具有高温水溶性能的热塑性聚乙烯醇组合物薄膜的应用方法。

为了解决上述技术问题之一，本发明所采用的技术方案为：一种具有高温水溶性的热塑性聚乙烯醇组合物薄膜，含有以下组分：热塑性聚乙烯醇、开口剂、相容剂；其中，所述的热塑性聚乙烯醇包含聚乙烯醇和热塑剂；所述的聚乙烯醇选自聚合度为400～3000、醇解度为90～99mol％的一种或多种的混合物；其特征在于，所述薄膜的结晶度不小于35％，晶粒平均尺寸不小于8.5nm。

上述技术方案中，所述热塑性聚乙烯醇和相容剂的总质量与开口剂的质量比优选为(95～99):(1～5)，所述热塑性聚乙烯醇和相容剂的质量比优选为(97～99): (1～3)。