一种改性聚乙烯醇泡沫塑料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种改性聚乙烯醇泡沫塑料及其制备方法，所述泡沫塑料按重量份包括以下原料：改性聚乙烯醇100份，微纤化纤维素3-8份，成孔剂4-10份，表面活性剂5-15份，增稠剂2-6份，填料2-8份，水100-150份；所述改性聚乙烯醇的制备工艺包括：将聚乙烯醇加水浸泡，升温，搅拌至溶解完全，加入氢氧化钠溶液，调节pH值为10-11，搅拌，加入硅烷偶联剂，升温，搅拌，加酸调节pH为7-8，减压蒸馏，得到改性聚乙烯醇。本发明专利技术制备得到的改性聚乙烯醇泡沫塑料具有可生物降解性能，同时满足泡沫塑料对于力学和加工性能的要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及泡沫塑料
，尤其涉及一种改性聚乙烯醇泡沫塑料及其制备方 法。
技术介绍
日前废弃塑料污染不断地增长，天然纤维和可生物降解聚合物在生产和废弃物处 理中得到人们的广泛关注并逐渐取代传统塑料。在制备天然纤维增强可生物降解聚合物复 合发泡材料中，微纤化纤维素（MFC)具有多尺度纤维直径和高长径比，其高强度和刚度以 及可生物降解等特性越来越受到关注。将木浆纤维悬浮液通过具有高压差的机械均质器获 得微纤维化，Turbak等首次制备和定义了微纤化纤维素。而同样受到广泛关注的纳米原纤 化纤维素（NFC)的获得则需要化学或酶预处理，需消耗大量能源，目前仅处于实验室制备 阶段。 如前所述，可生物降解复合发泡材料引起了研究者极大的关注。绿色聚合物如聚 乙烯醇，是目前商业上使用最广泛的可水解聚合物，它易溶于水而形成聚乙烯醇水凝胶。强 极性的聚乙烯醇不仅具有良好的离子交换性能、物理吸附性、耐溶剂性、生物相容性以及 与多种材料的良好相容性等优点，在制备过滤和吸附材料、隔音隔热材料以及复合泡沫材 料等方面具备突出优势。有关天然纤维/聚乙烯醇复合发泡材料的研究工作已有报道： Avella等利用物理法制备可循环使用且含量不同的多层纸箱纸浆（MC)/聚乙烯醇基复合 发泡材料。纤维与聚乙烯醇良好的界面相容性使复合发泡材料的膨胀行为、力学性能以及 热稳定性均得到提高，与此同时，随着MC含量的增加，泡孔尺寸减小进而力学性能提高。然 而，聚乙烯醇的降解温度接近其熔融温度，因此需要增塑剂来改善加工性能，防止在加工过 程中产生热降解。Srithep等用水或二氧化碳作为物理发泡剂研究了间歇式升温法NFC/ PVOH复合材料发泡行为。研究结果表明，只有高水分含量的样品在二氧化碳的作用下才形 成均匀的泡孔。干燥的纯PVOH和MFC复合材料在二氧化碳作为发泡剂的情况下，由于纳米 纤维复合材料在常温下具有很高的强度，阻碍了气泡生长并降低泡孔尺寸，因此在扫描电 镜照片中并没有观察到泡孔结构。以上研究工作说明，使用不同增塑剂和不同成型方式制 备的天然纤维/聚乙烯醇复合发泡材料均未获得高发泡密度且泡孔形貌均匀的聚乙烯醇 发泡材料。 如何改善天然纤维和聚乙烯醇的复合材料性能，得到一种高发泡密度的天然纤维 /聚乙烯醇微发泡复合材料，对于丰富可生物降解复合发泡材料具有重要的意义。
技术实现思路
基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种改性聚乙烯醇泡沫塑料及其制 备方法，所述改性聚乙烯醇泡沫塑料具有可生物降解性能，同时满足泡沫塑料对于力学和 加工性能的要求。 本专利技术提出的一种改性聚乙烯醇泡沫塑料，按重量份包括以下原料： 改性聚乙烯醇 100份 微纤化纤维素 3-8份 成孔剂 4-10份 表面活性剂 5-15份 增稠剂 2-6份 填料 2-8份 水 IiXMSOl1 所述改性聚乙烯醇的制备工艺包括：将聚乙烯醇加水浸泡，升温，搅拌至溶解完 全，加入氢氧化钠溶液，调节PH值为10-11，加入硅烷偶联剂，升温，搅拌，加酸调节至pH为 7-8,减压蒸馏，得到改性聚乙烯醇； 制备所述改性聚乙烯醇泡沫塑料包括：将改性聚乙烯醇加入水中，加热至 70-80°C，保温搅拌0. 5-lh，加入微纤化纤维素继续搅拌0. 5-lh，降温至50-60°C，加入成 孔剂、表面活性剂、增稠剂和填料，搅拌1-2h得到悬浮液，将所述悬浮液迅速倒入模具中 在20-30°C干燥56-70h，取出后送入50-70°C真空干燥箱中，干燥40-48h，得到塑料初品； 将所述塑料初品加入间歇式发泡高压釜中，抽真空，在温度为180_200°C，压力为IO-IlMPa 的条件下，连续注入超临界二氧化碳气体〇. 5-lh，泄压，将所述高压釜浸入-IO-OtC水池中 0. 2-0. 5h，打开高压釜，得到所述改性聚乙烯醇泡沫塑料。 优选地，所述改性聚乙烯醇的制备工艺包括：按重量份将聚乙烯醇100份加水 浸泡l-3h，升温至SO-KKTC，保温搅拌至溶解完全，加入25-30wt %的氢氧化钠溶液，调 节pH值为10-11，搅拌0. 5-lh，加入硅烷偶联剂3-8份，以2-3°C /min的升温速率升温至 100-120°C，搅拌反应l_3h，冷却至室温，加酸调节pH为7-8,减压蒸馏，得到所述改性聚乙 烯醇。 优选地，所述硅烷偶联剂为KH-560。 优选地，所述成孔剂为塑化淀粉，制备所述塑化淀粉包括：将淀粉加水后，加热至 70-90°C，糊化反应0. 5-lh后，再加入塑化剂进行塑化处理0. 5-lh，得到所述塑化淀粉；优 选地，所述淀粉为麦类淀粉、薯类淀粉、玉米淀粉中的一种或多种；所述塑化剂为乙二醇、丙 三醇、二甲基亚砜、水和尿素中的一种或多种。 优选地，所述表面活性剂为C12-C17烷基苯磺酸盐、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸 酯、烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或多种。 优选地，所述增稠剂为甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟乙基 纤维素中的一种或多种。 优选地，所述微纤化纤维素的纤维直径为0. 01-2 μ m，长度为0. 1-1 μ m。 优选地，所述填料为碳酸钙、炭黑、二氧化硅、二氧化钛、氢氧化铝、蒙脱土、云母 粉、滑石粉、硫酸钡、硅藻土、高岭土、石墨中的一种或多种。 本专利技术中，所述改性聚乙烯醇泡沫塑料中，加入改性聚乙烯醇，通过聚乙烯醇与硅 烷偶联剂反应，硅烷偶联剂在水解反应生成硅醇，在一定温度下可进行缩聚反应生成硅氧 烷，由此产生带有活性基团的长柔性链，通过与聚乙烯醇上的羟基缩合反应生成带有长柔 性链的改性聚乙烯醇，大大改善了聚乙烯醇的加工性能，同时利用在改性后的聚乙烯醇中 加入微纤化纤维素，可显著增加了微纤化纤维素在聚乙烯醇中的分散性能，利用微纤化纤 维素作为骨架，增强了其作为发泡材料的力学性能和降解性能。此外本专利技术中还加入塑化 淀粉，其既可以作为成孔剂，又可以增加溶液的粘度，有利于得到微孔材料，增强其生物降 解性能；烷基苯磺酸盐等表面活性剂的加入则可以起到非常好的稳泡、匀泡效果；增稠剂 则用于改善改性聚乙烯醇发泡材料的流变、加工性能。 本专利技术中所述改性聚乙烯醇泡沫塑料的制备工艺，通过对聚乙烯醇进行改性，使 加入的微纤化纤维素均匀分散在改性聚乙烯醇基体中，并加入成孔剂、表面活性剂等，其 极大改善了复合材料的发泡性能。此外本专利技术中还通过间歇式降压发泡成型工艺，在选择 特定的温度和压力下加工，使得到的纤维复合发泡材料的发泡性能最佳，最高泡孔密度为 5. 84X IO8Cells · cm 3。与纯聚乙稀醇发泡材料相比，本专利技术所述改性聚乙稀醇泡沫塑料具 有可生物降解性能，同时满足泡沫塑料对于力学和加工性能的要求。【具体实施方式】 下面，通过具体实施例对本专利技术的技术方案进行详细说明。 实施例1 -种改性聚乙烯醇泡沫塑料，按重量份包括以下原料：改性聚乙烯醇100份，微纤 化纤维素3份，成孔剂10份，C12-C17烷基苯磺酸盐5份，甲基纤维素6份，碳酸钙2份，水 150 份； 所述改性聚乙烯醇的制备工艺包括：按重量份将聚乙烯醇100份加水浸泡lh，升 温至100°C，保温搅拌至溶解完全，加入25wt %的氢氧化钠溶液，调节pH值为10-11，搅拌 lh，加入KH-5603份本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改性聚乙烯醇泡沫塑料，其特征在于，按重量份包括以下原料：所述改性聚乙烯醇的制备工艺包括：将聚乙烯醇加水浸泡，升温，搅拌至溶解完全，加入氢氧化钠溶液，调节pH值为10‑11，搅拌，加入硅烷偶联剂，升温，搅拌，加酸调节pH为7‑8，减压蒸馏，得到改性聚乙烯醇；制备所述改性聚乙烯醇泡沫塑料包括：将改性聚乙烯醇加入水中，加热至70‑80℃，保温搅拌0.5‑1h，加入微纤化纤维素继续搅拌0.5‑1h，降温至50‑60℃，加入成孔剂、表面活性剂、增稠剂和填料，搅拌1‑2h得到悬浮液，将所述悬浮液迅速倒入模具中在20‑30℃干燥56‑70h，取出后送入50‑70℃真空干燥箱中，干燥40‑48h，得到塑料初品；将所述塑料初品加入间歇式发泡高压釜中，抽真空，在温度为180‑200℃，压力为10‑11MPa的条件下，连续注入超临界二氧化碳气体0.5‑1h，泄压，将所述高压釜浸入‑10‑0℃水池中0.2‑0.5h，打开高压釜，得到所述改性聚乙烯醇泡沫塑料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：彭其周，
申请(专利权)人：芜湖市伟华泡塑有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34