一种含乙烯及乙烯醇结构单元共聚物醇溶液的固体成型方法技术

本发明专利技术是一种由含乙烯及乙烯醇结构单元的共聚物醇溶液固体成型方法。该方法的步骤：（1）共聚物/溶剂/水溶液的制备，（2）用切割液体切割步骤（1）得到共聚物/溶剂/水溶液流体，引入良溶剂和/或不良溶剂作为切割液体流切割，通过切割液体用量、流速、温度、角度的参数调控，（3）凝固和洗涤。本发明专利技术达到以下突出效果：1）采用不同液体切割，再进入凝固液中凝固和洗涤，得到的丝束状、内含微孔的条状、粒状或珠状聚合物固体，增大了比表面积，减少了包藏，提高了催化剂残留等的脱除效果，减少了洗涤次数，用水量减少1/3以上，洗涤时间缩短至1/10或更短，提高了产品质量；2）通过调节工艺条件可以调控对共聚物固体形状及大小的控制。

【技术实现步骤摘要】
一种含乙烯及乙烯醇结构单元共聚物醇溶液的固体成型方法
本专利技术涉及一种含乙烯及乙烯醇结构单元共聚物的溶液固体成型方法，具体来说，涉及一种在含乙烯及乙烯醇结构单元共聚物醇溶液流体的不同方向，采用该共聚物的良溶剂或不良溶剂进行液体切割，再进入凝固液中凝固和洗涤，得到丝状、丝束状、内含微孔的条状、带状、粒状、珠状或上述混合形状的聚合物固体的成型方法。
技术介绍
含乙烯及乙烯醇结构单元的共聚物,如乙烯-乙烯醇共聚物（简称EVOH）或乙烯-乙烯醇-醋酸乙烯酯共聚物等,是一种集乙烯聚合物优异加工性能和乙烯醇聚合物优异气体阻隔性于一体的高分子材料。这种高分子材料具有优异的气体阻隔性、机械强度、伸缩性、耐磨性、抗静电性能、耐溶剂性、可加工性及透明性。因此，这种高分子材料在包装材料、纺织材料、医用材料等领域应用广泛，参见《塑料工业》2011,39期,1-4页。在食品业中，这种高分子材料可用于制作无菌包装、热罐和蒸煮袋等。如在用于包装奶制品、肉类、果汁罐头和调味品中，EVOH塑料容器完全可以替代玻璃和金属容器。在非食品方面，EVOH看用于包装溶剂、化学药品、空调结构件、汽油桶内衬、电子元件等。因此，对乙烯及乙烯醇结构单元共聚物的产品纯度及品质都提出了很高的要求，避免出现外观不良的现象，如鱼眼、着色等。含乙烯及乙烯醇结构单元的共聚物通常是由乙烯与醋酸乙烯酯共聚物进一步在醇介质中进行皂化或醇解反应来制得，当皂化度相对较低时，生成乙烯-醋酸乙烯酯-乙烯醇共聚物，当皂化度较高时，生成乙烯-乙烯醇共聚物。在得到乙烯-醋酸乙烯酯-乙烯醇共聚物或乙烯-乙烯醇共聚物的醇溶液之后，需要输送到其它装置进行后处理及固体成型，参见CN1333300A、CN1341671A、JP11140136A及CN1798642A。在EVOH/醇溶液固体成型及洗涤工序中，主要有四种工艺方法：1）直接将EVOH/醇溶液中的溶剂除去，得到坚硬固体，再经粉碎后，用热水洗涤，得到块状产品，参见US2386347，但难以有效洗涤或脱除包裹在块状EVOH固体中残余催化剂和副产物；2）将EVOH/醇溶液冷却后EVOH固体析出，经过滤、洗涤、干燥得到粉末状EVOH固体，参见US3344129、JP50050491A、JP55016061A、CN1832983及JP53001289A，但析出时间长，过滤分离困难，在干燥过程中还存在易扬尘和产生静电吸附的问题；3）将EVOH/醇溶液倒入水中后，得到EVOH大块固体，参见EP0495495A2，但同样难以有效洗涤或脱除包裹在块状EVOH固体中残余催化剂和副产物；4）将EVOH溶液从有圆形开口的模具板挤入到凝固浴（主要是水）中，凝固成条状物，边挤出边用切刀切断，得到直径约3mm、长约5mm的实心柱状EVOH固体，参见CN1333300A、CN1341671A及JP11140136A，或是直接用切刀切断挤出的液体，凝固成实心固体状，参见CN1798642A,但生产效率相对低，催化剂及副产物脱除效果相对差，对切刀刚度及材质要求极高，切刀损耗大，增加生产成本，特别是，当EVOH中乙烯含量小于20mol%或醇解（或皂化）度小于95mol%时，溶液难以在凝固浴中凝固成条状物或带状物，无法用切刀切断，固体成型困难，且当EVOH溶液的喷出速度大时，喷出的丝束变得不稳定，难以稳定生产柱状EVOH固体。在上述1）、3）及4）中方法中，存在共性的技术问题是体积较大的EVOH实心固体中包藏的残余催化剂和副产物难以脱除，即使消耗大量的水并多次洗涤，也难以脱净。EVOH固体的洗涤是EVOH生产过程中的重要环节，如果残余催化剂不能洗涤干净，最后得到的产品发黄，严重影响产品质量。为了进一步提高产品纯度以及制品品质，需要进一步脱除催化剂残留物及反应副产物，即在EVOH挤出熔融造粒过程中补充一定量的水的方法，但增加了工艺复杂性，参见CN1490350A。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高效脱除含乙烯及乙烯醇结构单元的共聚物中催化剂残留和副产物的方法。本专利技术的另一个目的是提供一种使用液体切割代替金属切刀切割的方法，消除金属切刀损耗，简化工序。本专利技术的一种由含乙烯及乙烯醇结构单元的共聚物醇溶液固体成型方法是这样实现：本专利技术的含乙烯及乙烯醇结构单元共聚物为乙烯-乙烯醇二元共聚物或乙烯-乙烯醇-醋酸乙烯酯三元共聚物。本专利技术的固体成型方法包括如下步骤：（1）共聚物/溶剂/水溶液的制备（该方法详细记载在本申请人同日递交的另一份专利申请中）：将含乙烯及乙烯醇结构单元的共聚物醇溶液与水或者水蒸气充分混合，形成共聚物/溶剂/水溶液，其中所述的含乙烯及乙烯醇单元共聚物醇溶液中共聚物的质量浓度为4～60%；所述的脂肪族醇化合物中的醇选自甲醇、乙醇、丙醇中的至少一种；所述的共聚物与加入水或者水蒸气的质量比为1：（0.05～5）所述的水或者水蒸气的温度为2～160℃；所述的共聚物/溶剂/水溶液的温度为20～100℃；（2）用切割液体切割：对步骤（1）得到共聚物/溶剂/水溶液流体，引入良溶剂和/或不良溶剂作为切割液体流进行液体切割，在0°<与共聚物/溶剂/水溶液流体方向的夹角<180°区间范围内，通过调控切割液体用量、流速、温度、角度的参数，切断共聚物/溶剂/水溶液流体的流动连续性；所述的良溶剂为可给出含乙烯及乙烯醇结构单元共聚物的溶剂；所述的不良溶剂包含醇类和/或亚砜类、酮类、羧酸酯类或水或它们的混合物；切割过程是间歇操作或者连续操作。在具体实施中：在所述的步骤（2）切割中，切割液体的流向与共聚物流体方向的夹角为5～175°，优选10～170°；切割液体选自醇类化合物或/和水，优选甲醇、乙醇、丙醇或水中的一种或它们任意两种的混合物；所述切割液体的温度为不低于该溶剂或混合溶剂的凝固点、不高于该溶剂或混合溶剂的沸点，优选0～60℃，更优选1～50℃；含共聚物醇溶液的流速为0.5～5mL/s，优选1.0～3.5mL/s；更优选1.2～2.5mL/s。；切割液的流速为0.03～8mL/s，优选0.08～7mL/s，更优选0.1～6mL/s；切割液体与聚合物质量比为0.1～16，优选0.3～14，更优选0.5～12。所述的固体成型方法还可以有步骤（3）凝固和洗涤把经过步骤（2）得到被切割后的共聚物/溶剂/水溶液，在凝固洗涤液中凝固，得到丝状、丝束状的共聚物固体，内含微孔道的条状、带状、粒状、珠状的共聚物固体，或上述形状共聚物固体的混合物；再把上述的共聚物固体用凝固洗涤液中的中和试剂洗涤；所用的中和试剂选自甲酸、乙酸、盐酸、硫酸、磷酸、碳酸或其混合物或通入二氧化碳；上述酸可直接使用，亦可配成水溶液使用；中和试剂或者加入到含乙烯及乙烯醇结构单元的共聚物醇溶液中，或者混入切割液体中加入，或者在凝固洗涤液中加入；在所述的步骤（3）凝固和洗涤中所述的凝固液为水或水与醇的混合物，凝固液温度为-10～50℃，优选为-5～40℃，更优选0～30℃；搅拌速率为100～1500转/分，优选200～1200转/分，更优选300～1100转/分；所述的中和试剂为乙酸、碳酸、硫酸或二氧化碳；与中和试剂混合水的温度为0～20℃。在所述的步骤（1）中：所述的含乙烯及乙烯醇单元共聚物醇溶液中共聚物的质量浓度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含乙烯及乙烯醇结构单元共聚物醇溶液的固体成型方法，所述的含乙烯及乙烯醇结构单元共聚物为乙烯‑乙烯醇二元共聚物或乙烯‑乙烯醇‑醋酸乙烯酯三元共聚物，其特征在于，所述的固体成型方法包括如下步骤：（1）共聚物/溶剂/水溶液的制备：将含乙烯及乙烯醇结构单元的共聚物醇溶液与水或者水蒸气充分混合，形成共聚物/溶剂/水溶液，其中所述的含乙烯及乙烯醇单元共聚物醇溶液中共聚物的质量浓度为4～60%；所述的脂肪族醇化合物中的醇选自甲醇、乙醇、丙醇中的至少一种；所述的共聚物与加入水或者水蒸气的质量比为1：（0.05～5）所述的水或者水蒸气的温度为2～160℃；所述的共聚物/溶剂/水溶液的温度为20～100℃；（2）用切割液体切割：对步骤（1）得到共聚物/溶剂/水溶液流体，引入良溶剂或/和不良溶剂作为切割液体流进行液体切割，在0°<与共聚物/溶剂/水溶液流体方向的夹角<180°区间范围内，通过调控切割液体用量、流速、温度、角度的参数，切断共聚物/溶剂/水溶液流体的流动连续性；所述的良溶剂为能够给出含乙烯及乙烯醇结构单元共聚物的溶剂；所述的不良溶剂包含醇类和/或亚砜类、酮类、羧酸酯类或水或它们的混合物。...

【技术特征摘要】
1.一种含乙烯及乙烯醇结构单元共聚物醇溶液的固体成型方法，所述的含乙烯及乙烯醇结构单元共聚物为乙烯-乙烯醇二元共聚物或乙烯-乙烯醇-醋酸乙烯酯三元共聚物，其特征在于，所述的固体成型方法包括如下步骤：(1)共聚物/溶剂/水溶液的制备：将含乙烯及乙烯醇结构单元共聚物醇溶液与水或者水蒸气充分混合，形成共聚物/溶剂/水溶液，其中所述的含乙烯及乙烯醇结构单元共聚物醇溶液中共聚物的质量浓度为4～60％；所述的含乙烯及乙烯醇结构单元共聚物醇溶液中的醇选自甲醇、乙醇、丙醇中的至少一种；所述的共聚物与加入水或者水蒸气的质量比为1：(0.05～5)所述的水或者水蒸气的温度为2～160℃；所述的共聚物/溶剂/水溶液的温度为20～100℃；(2)用切割液体切割：对步骤(1)得到共聚物/溶剂/水溶液流体，引入良溶剂或/和不良溶剂作为切割液体流进行液体切割，在0°<与共聚物/溶剂/水溶液流体方向的夹角<180°区间范围内，通过调控切割液体用量、流速、温度、角度的参数，切断共聚物/溶剂/水溶液流体的流动连续性；所述的良溶剂为能够给出含乙烯及乙烯醇结构单元共聚物的溶剂；所述的不良溶剂包含醇类和/或亚砜类、酮类、羧酸酯类或水或它们的混合物；所述切割液体的温度为不低于该溶剂或混合溶剂的凝固点、不高于该溶剂或混合溶剂的沸点；切割液体的流速为0.03～8mL/s；该方法还包括用中和试剂进行中和反应，所述中和试剂为有机酸或无机酸；中和试剂或者加入到含乙烯及乙烯醇结构单元的共聚物醇溶液中，或者混入切割液体中加入，或者在凝固洗涤液中加入。2.如权利要求1的一种含乙烯及乙烯醇结构单元共聚物醇溶液的固体成型方法，其特征在于：在所述的步骤(2)切割中，切割液体的流向与共聚物流体方向的夹角为5～175°；切割液体选自醇类化合物或/和水；含共聚物醇溶液的流速为0.5～5mL/s；切割液体与共聚物质量比为0.1～16；切割液体流的形式或者是单束喷射，或者是多束同时喷射，或者是形成一个弧形液面喷射。3.如权利要求1的一种含乙烯及乙烯醇结构单元共聚物醇溶液的固体成型方法，其特征在于：在所述的步骤(2)切割中，切割液体的流向与共聚物流体方向的夹角为10～170°；切割液体选自甲醇、乙醇、丙醇或水中的一种或它们任意两种的混合物；所述切割液体的温度为0～60℃；含共聚物醇溶液的流速为1.0～3.5mL/s；切割液体的流速为0.08～7mL/s；切割液体与共聚物质量比为0.3～14。4.如权利要求3的一种含乙烯及乙烯醇结构单元共聚物醇溶液的固体成型方法，其特征在于：在所述的步骤(2)切割中，所述切割液体的温度为1～50℃；含共聚物醇溶液的流速为1....

【专利技术属性】
技术研发人员：吴一弦，薛晓贤，华炜，张树，马良兴，陈青葵，刘冰波，陈贵轩，
申请(专利权)人：北京化工大学，中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11