專利名稱：聚乙烯醇極性泡沫塑料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于泡沫塑料或高分子發(fā)泡材料領(lǐng)域，特別涉及一種聚乙烯醇極性泡沫塑料 及其制備方法。
背景技術(shù)：
工業(yè)和生活廢水中的重金屬離子和有機污染物對環(huán)境造成極大污染，急需高效環(huán)保 的分離材料和技術(shù)?，F(xiàn)有高分子泡沫材料如聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯泡沫等為非極性 泡沫塑料，吸附和分離效果差， 一般通過化學改性引入極性基團或鍵合催化劑，制備工 藝復雜，成本較高，且難通過熔融加工制成泡沫材料。聚乙烯醇(PVA)是一種性能優(yōu)良的多羥基強氫鍵的通用高分子材料，我國已形成 50萬噸/年產(chǎn)能，占世界產(chǎn)量1/3。其多羥基強氫鍵特性使其具強極性、優(yōu)異的耐熱性、 抗靜電性、耐溶劑性以及良好離子交換、絡合、螯合、物理吸附性，并且是光、氧催化 劑和固定化細胞良好的負載體，還可與多種有機、無機材料共混復合，提高其功能性。 其泡沫材料比表面積大，吸附容量大，機械強度高，化學穩(wěn)定性好，對水的浸潤性和滲 透性強，兼具優(yōu)良吸附及過濾分離功能，是分離領(lǐng)域迫切需要的關(guān)鍵材料。但聚乙烯醇 是結(jié)晶聚合物，分子中含大量羥基，能形成大量的分子內(nèi)和分子間氫鍵，熔點高達 220~240°C，與分解溫度接近，熔融過程即發(fā)生分解，無法通過熔融發(fā)泡成型制備泡沫 材料，其泡沫材料只能通過溶液經(jīng)機械攪拌或化學發(fā)泡制備，如，安徽大維新材有限責 任公司陳信生采用由聚乙烯醇、甲醛、酸和化學發(fā)泡劑通過機械發(fā)泡法制備連續(xù)開孔發(fā) 泡體(CN 1557872A);上海華一經(jīng)濟科技實業(yè)公司徐凌云以聚乙烯醇和玉米淀粉為主 要成分加入醛、硫酸、有機硅消泡劑和表面活性劑，通過澆鑄成型制備高吸水泡沫塑料 (CN 1095075 A);朱鐵橋采用聚乙烯醇、甲醛為原料，在酸催化作用下經(jīng)聚合反應后 再添加乙二醛和碳酸氫鈉發(fā)泡劑，經(jīng)澆鑄成型，發(fā)泡固化，脫膜洗滌、干燥，制備醫(yī)用 衛(wèi)生用聚乙烯醇發(fā)泡材料(CN 1095387A);湖北大學吳雄等將PVA、甘油、硬脂酸鹽、 對甲苯磺酰胺基脲發(fā)泡劑、輕質(zhì)碳酸鈣粉末等混合，經(jīng)HAKKE塑煉后，采用化學發(fā)泡 法制備聚乙烯醇發(fā)泡材料(塑料.2006， 35 (4): 34-37)。上述聚乙烯醇采用溶液機械 ，工藝復雜，生產(chǎn)周期長，存在化學發(fā)泡劑或縮醛劑殘留，限制了 聚乙烯醇泡沫材料的應用，且無法制備聚乙烯醇塊體泡沫材料。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種聚乙烯醇極性泡沫塑料及其制備 方法，此種聚乙烯醇泡沫塑料保持了聚乙烯醇的強極性，具有板材、片材、薄膜、塊體、 珠粒等多種形態(tài)，此種制備方法采用價廉易得、環(huán)境友好的水作增塑劑兼物理發(fā)泡劑， 通過熔融加工發(fā)泡制備聚乙烯醇泡沫塑料，工藝簡單、成本低，有利于環(huán)保境保護，適 于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明所述聚乙烯醇極性泡沫塑料，以水為發(fā)泡劑和增塑劑，按重量份計，水15 ~55 份，聚乙烯醇45 85份，經(jīng)溶脹、熔融加工發(fā)泡。熔融加工發(fā)泡方法包括熔融擠出連續(xù) 發(fā)泡法和模壓發(fā)泡法。聚乙烯醇泡沫塑料為板材或片材或薄膜或珠粒或塊體。本發(fā)明所述聚乙烯醇極性泡沫塑料，還可加入交聯(lián)劑、分子復合劑、加工助劑、成 核劑、功能助劑，按重量份計，交聯(lián)劑0 2份、分子復合劑0 10份、加工助劑0 10份、 成核劑0 5份、功能助劑0 30份。加工助劑可改善聚乙烯醇熔體的加工性能，功能助 劑可提高聚乙烯醇對重金屬離子的吸附和分離性能，成核劑可使聚乙烯醇發(fā)泡均勻，發(fā) 泡倍率提高。交聯(lián)劑為硼酸、硼砂、三甲基三聚氰胺、2,4-二羥基苯甲酸、檸檬酸、環(huán)氧氯丙烷、 重絡酸鹽、有機鈦酸鹽、甲醛、丁醛、戊二醛中的至少一種。分子復合劑為聚氧化乙烯、聚乙二醇、聚丙烯酸、聚丙烯酸鈉、聚丙烯酰胺、苯甲 酸鈉、甲酰胺、乙酰胺、己內(nèi)酰胺、尿素中的至少一種。加工助劑為聚乙烯蠟、硬脂酸、硬脂酸鋅、硬脂酸鈉、氧化聚乙烯蠟、硅油、石蠟、 油酸酰胺、硬脂酸酰胺中的至少一種。成核劑為滑石粉、碳酸鈣、蒙托土、粘土、蛭石、二氧化硅、二氧化鈦、氧化鋅中 的至少一種。功能助劑為淀粉、殼聚糖、膠原、甲基纖維素、羧甲基纖維素、羧甲基纖維素鈉、 羥乙基纖維素、煤粉、活性炭、膨潤土、硅藻土中的至少一種。聚乙烯醇的聚合度為500 2400,醇解度為85mol.%~100mol.o%。本發(fā)明所述聚乙烯醇極性泡沫塑料的制備方法如下方法一15~55份的水與45~85份的聚乙烯醇粒料加入密閉容器中在攪拌下于20'C 60'C充
分溶脹(所述充分溶脹指水完全進入聚乙烯醇粒料內(nèi)部);將充分溶脹后的粒料在90°C~ 18(TC熔融加工發(fā)泡制備成聚乙烯醇泡沫塑料。 方法二將0~2份交聯(lián)劑或/和0~10份分子復合劑加入15-55份的水中并混合均勻，再加入 45 85份的的聚乙烯醇粒料，然后在密閉容器中、攪拌條件下于20'C 60'C充分溶脹(所 述充分溶脹指水或/和交聯(lián)劑或/和分子復合劑完全進入聚乙烯醇粒料內(nèi)部)；在粒料充分 溶脹后加入0~10份加工助劑或/和0~5份成核劑或/和0~30份功能助劑并混合均勻，然 后將混合料在9(TC 18(TC熔融加工發(fā)泡制備成聚乙烯醇泡沫塑料。本發(fā)明具有以下有益效果1、 以水為發(fā)泡劑和增塑劑，通過物理方法制備聚乙烯醇極性泡沫塑料，未改變聚 乙烯醇多羥基強氫鍵特性，所制備的聚乙烯醇泡沫塑料具有強極性，作為重金屬粒子和 有機污染物的吸附、過濾分離材料使用時，具有快速吸附、易解吸附和可反復沖洗的特點。2、 本發(fā)明所述聚乙烯醇極性泡沫塑料具有板材、片材、薄膜、珠粒、塊體等多種 形態(tài)，適應性強。3、 本發(fā)明采用熔融加工物理發(fā)泡法制備聚乙烯醇極性泡沫，具有清潔、連續(xù)、高 效、簡便、經(jīng)濟的特點，易于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，并可根據(jù)需要生產(chǎn)不同形狀的泡沫制品。4、 無需特殊設備，在常規(guī)熔融加工設備上即可實現(xiàn)聚乙烯醇的熔融加工發(fā)泡。
具體實施方式
下面通過實施例對本發(fā)明進行具體描述。有必要在此指出的是以下實施例只用于對 本發(fā)明進行進一步說明，不能理解為對發(fā)明保護范圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員可 以根據(jù)上述本發(fā)明內(nèi)容對本發(fā)明做出一些非本質(zhì)的改進和調(diào)整。下述實施例中，1重量份-lkg;擠出機、熱壓機為常規(guī)熔融加工設備，有市售商品。實施例l將2kg聚氧化乙烯和2kg戊二醛加入到15kg自來水中攪拌均勻，加入聚合度900、 醇解度92mol.X的聚乙烯醇粒料45kg，在攪拌作用下于溫度60'C的密閉容器中充分溶 脹，在充分溶脹后，再加入2kg碳酸鈣、20kg羥甲基纖維素，混合均勻后，于溫度170'C 的擠出機中熔融擠出發(fā)泡制備聚乙烯醇發(fā)泡片材。實施例2將0.5kg檸檬酸、0.5kg硼砂和5kg尿素加入到40kg蒸餾水中攪拌均勻，加入聚合
度900、醇解度9911101.%的聚乙烯醇粒料50kg,在攪拌作用下于40'C密閉容器中充分 溶脹，在充分溶脹后，再加入5kg二氧化硅、4kg油酸酰銨及15kg活性炭，混合均勻后， 于溫度140。C的熱壓機中制備聚乙烯醇發(fā)泡珠粒。 實施例3將5kg苯甲酸鈉、lkg硼酸加入到45kg自來水中混合均勻，加入聚合度1750、醇 解度95moI.X的聚乙烯醇粒料55kg,在攪拌作用下于40'C密閉容器中充分溶脹，在充 分溶脹后，再加入2kg蒙脫土、 5kg聚乙烯蠟、5kg硬脂酸酰胺及30kg淀粉，混合均勻 后，于溫度160'C的擠出機中熔融擠出-發(fā)泡制備聚乙烯醇發(fā)泡片材。實施例4將55kg蒸餾水和聚合度2000、醇解度88mol.X的聚乙烯醇粒料45kg在攪拌作用 下于溫度2(TC的密閉容器中充分溶脹，將充分溶脹的聚乙烯醇粒料在溫度180'C的擠出 機中熔融擠出發(fā)泡制備聚乙烯醇發(fā)泡板材。實施例5將lkg環(huán)氧氯丙垸、4kg聚乙二醇及6kg乙酰胺加入到15kg自來水中攪拌均勻，加 入聚合度2400、醇解度92mol.X的聚乙烯醇粒料85kg，在攪拌作用下于5(TC密閉容器 中充分溶脹，在充分溶脹后，再加入2kg滑石粉、2kg硬脂酸鋅和10kg殼聚糖，混合均 勻后，于溫度150。C的熱壓機中制備聚乙烯醇發(fā)泡薄膜。實施例6將lkg三甲基三聚氰胺加入50kg去離子水中攪拌均勻，加入聚合度500、醇解度 99moLX的聚乙烯醇50kg,在攪拌作用下于30'C密閉容器中充分溶脹，在充分溶脹后， 再加入lkg二氧化鈦、0.5kg氧化鋅、10kg羧甲基纖維素鈉和5kg膨潤土，混合均勻后， 于溫度16(TC的熱壓機中制備聚乙烯醇發(fā)泡塊體。
權(quán)利要求
1、一種聚乙烯醇極性泡沫塑料，其特征在于以水為發(fā)泡劑和增塑劑，按重量份計，水15～55份，聚乙烯醇45～85份，經(jīng)溶脹、熔融加工發(fā)泡。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述聚乙烯醇極性泡沫塑料，其特征在于還包括交聯(lián)劑、分子 復合劑、加工助劑、成核劑、功能助劑，按重量份計，交聯(lián)劑0 2份、分子復合劑0 10 份、加工助劑0 10份、成核劑0 5份、功能助劑0 30份。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚乙烯醇極性泡沫塑料，其特征在于聚乙烯醇的聚 合度為500 2400，醇解度為85mol.X 100mol.X，聚乙烯醇泡沫塑料為板材或片材或 薄膜或珠?；驂K體。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述聚乙烯醇極性泡沫塑料，其特征在于所述交聯(lián)劑為硼酸、 硼砂、三甲基三聚氰胺、2,4-二羥基苯甲酸、檸檬酸、環(huán)氧氯丙烷、重鉻酸鹽、有機鈦 酸鹽、甲醛、丁醛、戊二醛中的至少一種。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述聚乙烯醇極性泡沫塑料，其特征在于所述分子復合劑為聚 氧化乙烯、聚乙二醇、聚丙烯酸、聚丙烯酸鈉、聚丙烯酰胺、苯甲酸鈉、甲酰胺、乙酰 胺、己內(nèi)酰胺、尿素中的至少一種。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2所述聚乙烯醇極性泡沫塑料，其特征在于所述加工助劑為聚乙 烯蠟、硬脂酸、硬脂酸鋅、硬脂酸鈉、氧化聚乙烯蠟、硅油、石蠟、油酸酰胺、硬脂酸 酰胺中的至少一種。
7、 根據(jù)權(quán)利要求2所述聚乙烯醇極性泡沫塑料，其特征在于所述成核劑為滑石粉、 碳酸鈣、蒙托土、粘土、蛭石、二氧化硅、二氧化鈦、氧化鋅中的至少一種。
8、 根據(jù)權(quán)利要求2所述聚乙烯醇極性泡沫塑料，其特征在于所述功能助劑為淀粉、 殼聚糖、膠原、甲基纖維素、羧甲基纖維素、羧甲基纖維素鈉、羥乙基纖維素、煤粉、 活性炭、膨潤土、硅藻土中的至少一種。
9、 權(quán)利要求1所述聚乙烯醇極性泡沫塑料的制備方法，其特征在于-將權(quán)利要求1所述重量份的水與聚乙烯醇粒料加入密閉容器中在攪拌下于2(TC 60。C充分溶脹；將充分溶脹后的粒料在90。C 180'C熔融加工發(fā)泡制備成聚乙烯醇泡沫 塑料。
10、權(quán)利要求2所述聚乙烯醇極性泡沫塑料的制備方法，其特征在于 將權(quán)利要求2所述重量份的交聯(lián)劑或/和分子復合劑加入權(quán)利要求2所述重量份的水 中并混合均勻，再加入權(quán)利要求2所述重量份的聚乙烯醇粒料，然后在密閉容器中、攪 拌條件下于2(TC 6(TC充分溶脹;在粒料充分溶脹后加入權(quán)利要求2所述重量份的加工 助劑或/和成核劑或/和功能助劑并混合均勻，然后將混合料在90'C 180'C熔融加工發(fā) 泡制備成聚乙烯醇泡沫塑料。
全文摘要
一種聚乙烯醇極性泡沫塑料，以水為發(fā)泡劑和增塑劑，按重量份計，水15～55份，聚乙烯醇45～85份，經(jīng)溶脹、熔融加工發(fā)泡。熔融加工發(fā)泡包括熔融擠出連續(xù)發(fā)泡法和模壓發(fā)泡法。聚乙烯醇泡沫塑料為板材或片材或薄膜或珠?；驂K體。本發(fā)明所述聚乙烯醇極性泡沫塑料，還可加入交聯(lián)劑、分子復合劑、加工助劑、成核劑、功能助劑，按重量份計，交聯(lián)劑0～2份、分子復合劑0～10份、加工助劑0～10份、成核劑0～5份、功能助劑0～30份。本發(fā)明所述聚乙烯醇極性泡沫塑料作為重金屬粒子和有機污染物的吸附、過濾分離材料使用時，具有快速吸附、易解吸附和可反復沖洗的特點。
文檔編號C08J9/00GK101153089SQ20071004995
公開日2008年4月2日 申請日期2007年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月6日
發(fā)明者浩 史, 彭賢賓, 莉 李, 琪 王 申請人:四川大學