[发明专利]一种聚乙烯醇吸液海绵材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种吸液海绵材料，特别是涉及一种新型的聚乙烯醇吸液海绵材料及其制备方法，制得的聚乙烯醇吸液海绵材料交联密度与吸水倍率高、亲水性好、柔韧性与粘弹性佳且生物相容性好。

技术背景

聚乙烯醇吸液海绵材料具有如下的优异性能：1）因分子结构中具有亲水基团而具备较强的吸水能力；2）海绵柔韧性、回弹性好；3）亲水性、耐碱性、耐磨性、耐蠕变、耐冻融性较好；4）对氧、紫外线稳定，不易老化。因此，在电子工业、日用清洁、医疗卫生、厨卫、建材等领域获得广泛应用。随着近年来经济的快速发展和人们对舒适健康生活的不断追求，工业清洁及过滤用品、生活清洁用品、医疗用品等的市场也不断扩大。特别是在一定缩醛度范围内的聚乙烯醇缩甲醛海绵材料具有超强的吸水能力，其吸水倍数可达到自身重量的几倍至几十倍；另外，其最突出的特点要算其“魔力”般的吸液速率、吸液后柔软细腻以及富有弹性的性质而被应用于医疗领域，与传统纱布类、脱脂棉类、明胶类止血材料比较起来,其止血、膨胀及舒适性能等有明显优势，发展潜力及市场前景极佳。

目前公开的专利技术中，聚乙烯醇吸液海绵材料生产技术最经典的是淀粉致孔法，其方法是在聚乙烯醇水溶液、甲醛和无机酸的反应液中加入淀粉，淀粉在聚乙烯醇缩甲醛交联固化过程中膨胀并瓦解，其占有位置形成孔隙，洗去瓦解物和其它物质后即得海绵体。此法制备所得海绵通常淀粉残屑是很难彻底洗净的，遇潮湿条件海绵体很容易发霉而导致产品变质，限制了产品应用范围。例如中国发明专利CNl01508747及CNl01508814公开的聚乙烯醇缩甲醛泡沫制备方法中，均以木薯淀粉、马铃薯淀粉、玉米淀粉等种类淀粉颗粒作为填充物，在聚乙烯醇溶胶固化成型后再使用大量水将淀粉清洗掉。虽然淀粉可以很好调节抗压弹性模量和孔隙连通性，但这些物质不易清洗干净，容易残留，而这些残留物又会引发霉变、黄变等质量问题，故限制其用途。

引入气体进行发泡是制备聚乙烯醇吸液海绵材料的另外一种方法，如中国专利CN1557872公开的高吸水聚乙烯醇发泡体的制备方法中，直接由聚乙烯醇、甲醛、无机强酸和化学发泡剂混合后于50～60℃条件下固化成型。此方法采用碳酸氢钠与强酸反应放出气体达到发泡目的，但发泡所得海绵产品泡孔直径较大，而且很难控制均匀，因碳酸钠或碳酸氢钠等物质与无机强酸反应强烈而迅速，瞬间释放出大量气体，气体逃逸严重，故碳酸钠及碳酸氢钠添加量较大，同时也消耗掉较多的酸催化剂，此种方法很难在工业化生产中得到应用。

利用表面活性剂的发泡原理来制备聚乙烯醇吸液海绵材料是气体发泡法的另外一种方式，其依靠机械搅拌方法鼓入空气，在表面活性剂的作用下形成一定稳定程度的泡沫。如美国专利US4098728公开了一种单独使用机械搅拌卷入空气来制备的医用聚乙烯醇海绵，靠表面活性剂用量和搅拌速度控制孔隙大小，虽然海绵的纯度很高，但孔隙连通性不高，密度及抗压弹性低，成型收缩严重，孔径难以控制。

以上公布的专利文献中，一是淀粉填充法发泡得到海绵体，二是通过混入气体或添加能够反应放出气体的方法填充发泡得到海绵体；前者因淀粉清洗问题，一方面耗水量大，二方面因为很难清洗彻底从而影响产品品质，制约其在高端领域的使用；后者如若工艺控制不好，则产品成品率很低。

发明人所在研究团队曾公开采用物理发泡剂发泡制备海绵（罗志波,林创发,文秀芳,蔡智奇.PVA缩甲醛吸水海绵的制备与性能研究[J].塑料工业,2012,40(8):77-80.），虽然部分解决了上述第二个问题，但因为只采用甲醛作交联剂，得到的海绵交联密度低、回弹性差，而且淀粉清洗的问题没有解决，从而限制了其应用范围。

发明内容

为解决上述中存在的问题与缺陷，本发明提供了一种聚乙烯醇吸液海绵材料的制备方法；所得海绵交联密度高，质轻有弹性；泡孔均匀，孔径在微米层次；硬度适中，柔韧性良好；吸水后能变软，海绵吸水倍率高、保水性能好，并且具有良好的亲水性。

本发明目的通过如下技术方案实现：

一种聚乙烯醇吸液海绵材料的制备方法：将聚乙烯醇和蒸馏水混合，在50～95℃水浴下溶解，得到聚乙烯醇水溶液；然后往聚乙烯醇水溶液中加入交联剂、催化剂、发泡剂、填孔剂和辅助发泡剂，在30～80℃水浴下，搅拌混合均匀；把混合均匀的乳状液倒入模具，在30℃～90℃下进行交联反应；反应30～60min形成泡孔后，维持温度继续加热固化2～8h，得聚乙烯醇吸液海绵材料；

以质量百分比计，其原料配方组成为：

所述催化剂为盐酸、磷酸、硝酸、硫酸、乙酸和乙二酸中的一种或多种；