[發明專利]聚乙烯醇極性泡沫塑料及其制備方法

有效

• 申請號: 200710049955.6
• 申請日: 2007-09-06
• 公開（公告）號: CN101153089A
• 公開（公告）日: 2008-04-02
• 發明（設計）人: 王琪;李莉;史浩;彭賢賓
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C08J9/04
• 分類號: C08J9/04;C08J9/12;C08L29/04;C08K5/56;C08K5/3492;C08K5/09;C08K3/00
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司
• 代理人: 黃幼陵

技術領域

本發明屬于泡沫塑料或高分子發泡材料領域，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

工業和生活廢水中的重金屬離子和有機污染物對環境造成極大污染，急需高效環保的分離材料和技術。現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/年產能，占世界產量1/3。其多羥基強氫鍵特性使其具強極性、優異的耐熱性、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，化學穩定性好，對水的浸潤性和滲透性強，兼具優良吸附及過濾分離功能，是分離領域迫切需要的關鍵材料。但聚乙烯醇是結晶聚合物，分子中含大量羥基，能形成大量的分子內和分子間氫鍵，熔點高達220～240℃，與分解溫度接近，熔融過程即發生分解，無法通過熔融發泡成型制備泡沫材料，其泡沫材料只能通過溶液經機械攪拌或化學發泡制備，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、酸和化學發泡劑通過機械發泡法制備連續開孔發泡體(CN?1557872A)；上海華一經濟科技實業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?1095075A)；朱鐵橋采用聚乙烯醇、甲醛為原料，在酸催化作用下經聚合反應后再添加乙二醛和碳酸氫鈉發泡劑，經澆鑄成型，發泡固化，脫膜洗滌、干燥，制備醫用衛生用聚乙烯醇發泡材料(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泡劑、輕質碳酸鈣粉末等混合，經HAKKE塑煉后，采用化學發泡法制備聚乙烯醇發泡材料(塑料.2006，35(4)：34-37)。上述聚乙烯醇采用溶液機械發泡法或化學發泡法，工藝復雜，生產周期長，存在化學發泡劑或縮醛劑殘留，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。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，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，此種制備方法采用價廉易得、環境友好的水作增塑劑兼物理發泡劑，通過熔融加工發泡制備聚乙烯醇泡沫塑料，工藝簡單、成本低，有利于環保境保護，適于大規模工業化生產。

本發明所述聚乙烯醇極性泡沫塑料，以水為發泡劑和增塑劑，按重量份計，水15～55份，聚乙烯醇45～85份，經溶脹、熔融加工發泡。熔融加工發泡方法包括熔融擠出連續發泡法和模壓發泡法。聚乙烯醇泡沫塑料為板材或片材或薄膜或珠粒或塊體。

本發明所述聚乙烯醇極性泡沫塑料，還可加入交聯劑、分子復合劑、加工助劑、成核劑、功能助劑，按重量份計，交聯劑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泡均勻，發泡倍率提高。

交聯劑為硼酸、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。

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.％。

本發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℃～60℃充分溶脹(所述充分溶脹指水完全進入聚乙烯醇粒料內部)；將充分溶脹后的粒料在90℃～180℃熔融加工發泡制備成聚乙烯醇泡沫塑料。