可热塑性加工聚乙烯醇树脂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于高分子科学领域，具体涉及一种可热塑性加工聚乙烯醇树脂及其制备方法和应用。本发明专利技术所解决的技术问题是提供一种可热塑性加工聚乙烯醇树脂的制备方法，按质量配比计，将15～45份咪唑类离子液体加入到水中充分溶解离子化，然后加入聚乙烯醇100份，混匀，将混匀所得混合物于65～90℃下放置增塑，然后除去水分即可。本发明专利技术所得可热塑性加工聚乙烯醇树脂可以应用在挤出、注塑、吹膜、纺丝、发泡以及熔融沉积成型等热塑性加工领域，本发明专利技术制备方法简单、高效、可操作性强，易于工业化实施。且采用该聚乙烯醇树脂为原料制备所得制品力学性能及导电性能优良。

【技术实现步骤摘要】
可热塑性加工聚乙烯醇树脂及其制备方法和应用
本专利技术属于高分子科学领域，具体涉及一种可热塑性加工聚乙烯醇树脂及其制备方法和应用。
技术介绍
聚乙烯醇是一多羟基聚合物，性能优良，具有良好的水溶性，同时还具有较好的粘结性、耐油耐溶剂性、气体阻隔性、耐磨损性能。聚乙烯醇作为一种无毒的生物可降解材料，被广泛的应用于纺织浆料、涂料、粘合剂、乳化剂、纤维、薄膜、包装、医药等行业，在国民经济和高科技领域起着十分重要的作用。但由于聚乙烯醇的多羟基结构，形成了大量的分子内和分子间氢键，导致其熔点与分解温度接近，难以热塑性加工，大大限制了聚乙烯醇的应用。聚乙烯醇热塑性加工的关键在于破坏其分子内和分子间氢键，降低其熔点，获得热塑性加工窗口。目前主要是通过添加一些小分子如水、甘油、酰胺等小分子产生增塑作用，从而破坏聚乙烯醇分子内和分子间氢键，降低熔点，获得较宽的热塑性加工窗口，从而改善聚乙烯醇的热塑性加工性能。专利CN105440521公开了一种热塑性改性聚乙烯醇树脂及其制备方法，提出通过加入增塑剂、软水和加工助剂等来改善聚乙烯醇的热塑性加工性能。然而该专利涉及添加剂种类太多，配方复杂，虽然在改善聚乙烯醇热塑性加工性能方面有一定作用，但是成本较高、不环保，并且过多助剂的加入牺牲了聚乙烯醇固有的一些性质。此外，该专利所获得的可热塑性加工树脂熔融温度为120～200℃，这样导致加入的水、醇类等小分子在加工过程中挥发，难以稳定的对聚乙烯醇产生增塑作用，而且制品中会有气泡产生，不利于得到性质均一的制品。此外，由于添加剂与聚乙烯醇之间相容性差而导致相分离，因而长期使用过程中小分子会析出，影响材料的稳定使用；专利CN103724637提出了一种制备聚乙烯醇母料的方法，通过直接将聚乙烯醇与离子液体直接进行物理混合，之后通过挤出设备直接在160～180℃下熔融挤出。然而直接将聚乙烯醇与离子液体进行混合，由于离子液体粘度较大，存在离子液体难以均匀的渗入到聚乙烯醇分子链内部而导致增塑不均匀的现象，此外专利中涉及的离子液体并不常见，这就限制了其工业化实施。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题，本专利技术的专利技术目的是提供一种可热塑性加工聚乙烯醇树脂及其制备方法。本专利技术所获得的改性聚乙烯醇树脂热塑性加工性能好、热稳定性高、具备优异的导电性能，可以应用在挤出、注塑、吹膜、纺丝、发泡以及熔融沉积成型等热塑性加工领域。且本专利技术提供的可热塑性加工聚乙烯醇树脂的制备方法工艺简单、可操作性强，易于工业化实施。本专利技术所要解决的第一个技术问题是提供一种可热塑性加工聚乙烯醇树脂的制备方法，包括以下步骤：按质量配比计，将15～45份咪唑类离子液体加入到水中充分溶解，然后加入100份聚乙烯醇，混匀，将混匀所得混合物于65～90℃下放置增塑，然后除去水分即可。优选的，上述可热塑性加工聚乙烯醇树脂的制备方法中，所述聚乙烯醇聚合度为300～3000，醇解度为80～99.9％。优选的，上述可热塑性加工聚乙烯醇树脂的制备方法中，所述咪唑类离子液体为1-羟乙基-3-甲基咪唑氯盐、1-羟乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑氯盐、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-丙基-3甲基咪唑氯盐、1-丙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑氯盐、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-戊基-3-甲基咪唑氯盐、1-戊基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-辛基-3-甲基咪唑氯盐或1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐中的至少一种。优选的，上述可热塑性加工聚乙烯醇树脂的制备方法中，所述咪唑类离子液体为1-羟乙基-3-甲基咪唑氯盐或1-羟乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐。优选的，上述可热塑性加工聚乙烯醇树脂的制备方法中，所述放置增塑时间为1h以上。优选2～8h。本专利技术所要解决的第二个技术问题是提供上述可热塑性加工聚乙烯醇树脂的制备方法制备得到的可热塑性加工聚乙烯醇树脂。本专利技术所要解决的第三个技术问题是提供上述可热塑性加工聚乙烯醇树脂在挤出、注塑、吹膜、纺丝、发泡及熔融沉积成型等
中作为原料的用途。本专利技术还提供了以上述可热塑性加工聚乙烯醇树脂为原料制备得到的制品。本专利技术有益效果在于：(1)与传统的小分子增塑，本专利技术采用的咪唑类离子液体具有较宽的液程，极低的蒸汽压，较低的熔点，热稳定性能良好，与聚乙烯醇具有较好的相容性，因此在熔融加工过程中不会挥发，可以稳定存在，避免了传统小分子增塑在熔融加工过程中存在传质、挥发以及相分离的弊端。(2)本专利技术方法制备所得可热塑性加工聚乙烯醇树脂热稳定性高，加工流动性优异，成型加工速度快，效率高，大大降低了加工时间。(3)本专利技术所得可热塑性加工聚乙烯醇树脂应用范围广，可在在挤出、注塑、吹膜、纺丝、发泡及熔融沉积成型等
应用。(4)采用本专利技术所得可热塑性加工聚乙烯醇树脂为原料制备得到的聚乙烯醇制品透明性良好，无变黄现象，制品表面光滑，内部均匀无气泡，制备得到的制品拉伸强度≥25MPa，电导率高，在实现聚乙烯醇的热塑性加工的同时还赋予制品良好的导电性能。(5)本专利技术制备工艺简单、高效、可操作性强，易于大规模工业化生产。附图说明图1、a、1-羟乙基-3-甲基咪唑氯盐结构式；b、1-羟乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐结构式；图2、本专利技术可热塑性加工聚乙烯醇树脂制品与水改性聚乙烯醇树脂制品的比较。具体实施方式针对聚乙烯醇存在大量的分子内和分子间氢键，使其熔点和分解温度十分接近，从而难以进行热塑加工的问题。专利技术人从大量物质中发现，离子液体具有绿色、较宽的液程、不挥发、热稳定性好、较高导电率等优点，所以预选择离子液体对聚乙烯醇进行改性。然而离子液体种类繁多，如嘧啶类离子液体、季铵类离子液体、烯基功能化离子液体、醚基功能化离子液体、羧基功能化离子液体、氨基功能化离子液体等等，针对离子液体的选择本专利技术人经过大量的实验研究最终采用咪唑类离子液体作为改性聚乙烯醇的物质，该离子液体中的氯离子或四氟硼酸根离子具有较小的体积，且离子液体阴阳离子体积具有不对称性，咪唑阳离子体积较大，而阴离子体积较小，因而灵活性更高，这样就很容易与聚乙烯醇的羟基发生相互作用，破坏聚乙烯醇的多羟基结构，达到增塑的目的，从而使得聚乙烯醇加工温度降低到130～180℃，获得了较宽的热塑性加工窗口，实现了聚乙烯醇的热塑性加工，所得改性聚乙烯醇制品稳定性好，成型加工速度快，性能优良。可热塑性加工聚乙烯醇树脂的制备方法，包括以下步骤：按质量配比计，将15～45份咪唑类离子液体加入到适量的水中充分溶解离子化，然后加入100份聚乙烯醇，搅拌均匀，将搅拌均匀所得混合物于65～90℃下放置增塑1h以上，然后烘干除去混合物中的水分即可。专利技术人还发现，咪唑类离子液体加入量的大小对产品性能存在一定的影响，当咪唑类离子液体加入量较少(15份以下)，对聚乙烯醇中大量的氢键破坏有限，热塑性加工性能较差；当咪唑类离子液体量加入较多(50份以上)，虽然聚乙烯醇中的分子内和分子间氢键能够被完全破坏，但是会导致咪唑类离子液体发生团聚进而与聚乙烯醇发生相分离，从而影响产品的最终性能。最终，优选两者的质量配比为15～45份咪唑类离子液体对应聚乙烯醇100份。优选的，上述可热塑性加工聚乙烯醇树脂的制备方法中，所述的羟基功能化咪唑类离子液体为本文档来自技高网...

【技术保护点】
可热塑性加工聚乙烯醇树脂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：按质量配比计，将15～45份咪唑类离子液体加入到水中充分溶解，然后加入100份聚乙烯醇，混匀，将混匀所得混合物于65～90℃下放置增塑，然后除去水分即可。

【技术特征摘要】
1.可热塑性加工聚乙烯醇树脂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：按质量配比计，将15～45份咪唑类离子液体加入到水中充分溶解，然后加入100份聚乙烯醇，混匀，将混匀所得混合物于65～90℃下放置增塑，然后除去水分即可。2.根据权利要求1所述的可热塑性加工聚乙烯醇树脂的制备方法，其特征在于：所述聚乙烯醇聚合度为300～3000，醇解度为80～99.9％。3.根据权利要求1所述的可热塑性加工聚乙烯醇树脂的制备方法，其特征在于：所述的咪唑类离子液体为1-羟乙基-3-甲基咪唑氯盐、1-羟乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑氯盐、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-丙基-3甲基咪唑氯盐、1-丙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑氯盐、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-戊基-3-甲基咪唑氯盐、1-戊基-3-甲...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宁，陈刚，李莉，王琪，华正坤，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川,51