聚乙烯醇水溶性流延膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及聚乙烯醇水溶性流延膜及其制备方法，主要解决现有技术中存在的聚乙烯醇热塑加工性差、流延膜成型工艺成本高的问题。本发明专利技术通过采用一步螺杆挤出加工，将低聚合度聚乙烯醇1～99份、高聚合度聚乙烯醇1～99份，增塑剂0.1～40份，同时加入双螺杆挤出机直接挤出、造粒，加工温度为120～220℃，螺杆转速为30～800转/分的技术方案较好地解决了该问题，使得聚乙烯醇热塑性加工性能显著提高，具有较高的熔体流动性能和加工性能。该技术方案工艺简单，操作简便，可用于水溶性流延膜的工业生产。

【技术实现步骤摘要】
聚乙烯醇水溶性流延膜及其制备方法
本专利技术涉及一种聚乙烯醇水溶性流延膜及其制备方法。
技术介绍
聚乙烯醇为聚醋酸乙烯酯醇解得到的半结晶性聚合物，是一种具有优异隔氧性、隔油性、耐磨性、耐化学腐蚀性的可生物降解水溶性高分子。聚乙烯醇流延膜在农药等有毒物、汽油等特殊物品运输、食品、医用洗涤、纺织品包装、电子电气等包装方面有广泛应用。然而，聚乙烯醇分子链中含有大量高极性的羟基，分子间和分子内氢键导致聚合物分子缠绕，其熔点与分解温度接近，难于热塑加工。这一问题可通过共聚法、共混法、后反应法和增塑法等方法改善。增塑改性方法简单、高效，国内外对增塑研究的工作较多，如日本可乐丽公司、日本合成化学公司、美国杜邦公司、四川维尼纶厂、四川大学、北京化工大学、华南理工大学、北京工商大学等采用水、无机盐、甘油、多元醇及其低聚物、己内酰胺、醇胺等单一或复合增塑改性剂，以降低聚乙烯醇的熔点，改善其加工流动性。杜邦公司US4119604、4156047公开了以重量份数计40～55份醇解度85％～90％、粘度3～10CP且含有1～4碳酰基的低分子量聚乙烯醇、20～60份醇解度85％～90％、粘度10～35CP且含有1～4碳酰基的中等分子量聚乙烯醇、0～20份乙烯醇和丙烯酸酯共聚物以及10～30份聚乙二醇增塑剂组成的组合物通过熔体挤出吹膜或水溶液浇铸制备水溶性薄膜的方法。然而其热塑化过程为两步，即原料预混后再双螺杆挤出造粒，工艺繁琐，产品稳定性较差，且需要预混设备，增加成本。专利CN101878099A涉及了一种制备高流动性聚乙烯醇小球的方法，采用多步法以叶轮式混合器将聚乙烯醇树脂、增塑剂、填料和其它添加剂等预混后，再将上述混合物在双螺杆挤出机中熔融挤出，得到熔体流动速率介于10～30g·10min-1的聚乙烯醇小球，以用于水溶性膜和洗涤衣物用品以及生产手术用线。专利CN104177740A报道了一种高流动性聚乙烯醇/木质素木塑复合材料及其制备方法，利用添加氢氧化镁和碳酸钙抑制聚乙烯醇的分解，通过聚丙烯和乙二醇降低其分解温度，用增塑剂将聚乙烯醇处理后，与木质素、增塑剂和稳定剂等在高速混合机中共混，再以双螺杆挤出机共混熔融挤出，得到可注塑成型的高流动性聚乙烯醇/木质素木塑复合材料。宝洁公司专利US7547737公开了以重量百分数计60～95％重均分子量在3000到30000之间的聚乙烯醇、5～40％重均分子量在30000到200000之间的聚乙烯醇和0～30％溶剂通过溶液浇铸或预混熔体挤出制备快速冷水溶解薄膜的方法。所用聚乙烯醇醇解度低于90％。上述专利提及的加工工艺方法同样采用了两步法或多步法工序，工艺繁琐，且存在聚乙烯醇母料与增塑剂及其它添加剂共混不均而导致改性聚乙烯醇物料组成不均匀、由其加工制成的制品性能有差异的问题。张纪成等(聚乙烯醇的共混改性，合成树脂及塑料，2013，30(1)：52)通过采用复合塑化剂对高、低不同聚合度的聚乙烯醇混料体系进行改性，当甘油/乙酰胺用量为30phr时改性聚乙烯醇的熔体流动速率达到14.5～20.8g·10min-1。然而，其所采用的水溶液法混合、加工成型工艺历经溶解和干燥过程，存在工艺复杂、生产成本高、等缺点，不利于工业化放大。专利申请WO03/020823公开了醇解度70％～100％、溶液粘度2～70mPa·s的聚乙烯醇和多元醇、聚乙二醇等增塑剂在双螺杆挤出机一步挤出得到热塑性聚乙烯醇，并采用热塑加工的方法制备模塑件和吹塑膜，未见报道水溶性流延膜。综上所述，现有技术并未提供一种一步法热塑化聚乙烯醇并制备水溶性流延膜的方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题之一是现有技术中存在的聚乙烯醇热塑加工性差、流延膜成型工艺成本高的问题，提供一种聚乙烯醇水溶性流延膜。该种水溶性流延膜热塑加工性好，成本低，均匀稳定。本专利技术所要解决的技术问题之二是提供与解决技术问题之一相适应的聚乙烯醇水溶性流延膜制备方法。为解决上述技术问题之一，本专利技术采用的技术方案如下：一种聚乙烯醇水溶性流延膜，以重量份数计包括以下组分：a)低聚合度聚乙烯醇1～99份；b)高聚合度聚乙烯醇1～99份；c)塑化剂0.1～40份。上述技术方案中，所述的组分中低聚合度聚乙烯醇、高聚合度聚乙烯醇、塑化剂不经共混直接熔融挤出制备聚乙烯醇水溶性流延膜。上述技术方案中，所述的低聚合度聚乙烯醇以重量份数计优选10～90份；聚合度在300～1000且小于1000，优选400～900；醇解度为70％～100％，优选80％～99％，进一步优选85％～90％；4％重量百分数浓度水溶液粘度在2～18mPa·s，优选3～15mPa·s。上述技术方案中，所述高聚合度聚乙烯醇以重量份数计优选10～90份；聚合度在1000～2500，优选1000～2000；醇解度为70％～100％，优选80％～99％，进一步优选85％～90％；4％重量百分数浓度水溶液粘度在19～50mPa·s，优选20～35mPa·s。上述技术方案中，所述的塑化剂以重量份数计优选15～30份，选自二醇、三醇、多元醇、山梨糖醇、聚醚多元醇、柠檬酸以及它们的衍生物中至少一种。上述技术方案中，所述的塑化剂包含<100g/mol的低分子量塑化剂和>100g/mol的高分子量塑化剂，所述的低分子量塑化与所述的高分子量塑化剂的重量份数比例为5:95～95:5。此时塑化剂与低聚合度聚乙烯醇和高聚合度聚乙烯醇具有较好的协同增效作用，制得的流延膜表面平整，性能好。为解决上述技术问题之二，本专利技术采用的技术方案如下：一种聚乙烯醇水溶性流延膜的制备方法，包括以下步骤：a)干燥处理的聚乙烯醇和增塑剂直接加入双螺杆挤出机熔融、捏合、挤出、造粒，制得热塑性聚乙烯醇；b)热塑性聚乙烯醇在流延膜机中制备水溶性流延膜。上述技术方案中，所述的双螺杆挤出温度120℃～220℃，优选为150℃～210℃，螺杆转速30～800rpm，优选为60～500rpm。上述技术方案中，所述的流延膜挤出温度150℃～220℃，优选为160℃～210℃，螺杆转速10～500rpm，优选为25～300rpm。本专利技术所述的聚乙烯醇，其分子链中70％～100％的结构单元为乙烯醇，其余为醋酸乙烯酯单元。本专利技术方法通过选用高聚合度和低聚合度聚乙烯醇以及塑化剂为原料，不经过原料预混步骤，同时采用一步加料双螺杆挤出的方法，得到热塑化聚乙烯醇，并通过热加工的方法制备水溶性流延膜，使得聚乙烯醇水溶性流延膜制备方法简化，成本降低，并惊奇的发现由此制得的流延膜平整、性能更好。本专利技术方法的关键在于不同聚合度原料的搭配、加料方式、热塑化条件选择。本专利技术方法还包括把两种或两种以上的不同聚合度的PVA，不经过预混，直接加入到一个双螺杆挤出机中连续共混塑化挤出，不经过造粒步骤，直接经过一个在双螺杆挤出机末端的流延模具制备流延膜，或在增设一台熔体泵的情况下，经过流延模具直接制备流延膜。采用本专利技术的技术方案，使得聚乙烯醇的加工窗口增宽，大于50℃，热塑性加工性能显著提高，热塑化改性后的聚乙烯醇具有较低的熔点和结晶度，所制备的水溶性流延薄膜表面平整，透明，厚度可低至20μm左右，抗拉伸性能优异，取得了较好的技术效果。本专利技术的性能按以下方法测定：水溶液粘度测试：本文档来自技高网...

【技术保护点】
聚乙烯醇水溶性流延膜，以重量份数计包括以下组分：a)低聚合度聚乙烯醇1～99份；b)高聚合度聚乙烯醇1～99份；c)塑化剂0.1～40份。

【技术特征摘要】
1.聚乙烯醇水溶性流延膜，以重量份数计包括以下组分：a)低聚合度聚乙烯醇1～99份；b)高聚合度聚乙烯醇1～99份；c)塑化剂0.1～40份。2.根据权利要求1所述聚乙烯醇水溶性流延膜，其特征在于所述低聚合度聚乙烯醇为10～90份，聚合度300～1000且小于1000，醇解度为70％～100％，4％重量百分数浓度水溶液粘度为2～18mPa·s。3.根据权利要求1所述聚乙烯醇水溶性流延膜，其特征在于所述高聚合度聚乙烯醇为10～90份，聚合度为1000～2500，醇解度为70％～100％，4％重量百分数浓度水溶液粘度为19～50mPa·s。4.根据权利要求2所述聚乙烯醇水溶性流延膜，其特征在于所述低聚合度聚乙烯醇聚合度为400～900，醇解度为80％～99％，4％重量百分数浓度水溶液粘度为3～15mPa·s。5.根据权利要求3所述聚乙烯醇水溶性流延膜，其特征在于所述高聚合度聚乙烯醇聚合度为1000～2000，醇解度为80％～99％，4％重量百分数浓度水溶液粘度为20～35mP...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯·洪学·王，于志省，严丽丽，白瑜，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11