一种聚乙烯醇复合材料的热塑加工方法技术

本发明专利技术公开了一种聚乙烯醇复合材料的热塑加工方法，涉及塑料加工技术领域，本发明专利技术采用1,1,1

【技术实现步骤摘要】
一种聚乙烯醇复合材料的热塑加工方法

：
[0001]本专利技术涉及塑料加工
，具体涉及一种聚乙烯醇复合材料的热塑加工方法。

技术介绍
：
[0002]塑料综合性能优良，广泛应用于国民经济各领域，2018年我国塑料制品产量超过7500万吨，其中包装塑料占35％左右。由于薄膜、中空容器等包装塑料制品使用寿命短，不易回收再利用，废弃量巨大，2016年我国仅塑料包装膜废弃量超过1400万吨；加之较难在环境中自然降解，严重污染环境，成为全社会关注的“白色污染”来源。大力发展生物降解新材料，解决废塑料对环境的污染问题。
[0003]目前，可降解高分子材料主要有：
[0004]淀粉基材料：完全生物降解，我国产量约40万吨/年，需解决加工中尺寸稳定性和耐热性问题。
[0005]聚乳酸(PLA)：生物基高分子材料，可生物降解性。我国目前产能约10万吨/年。结晶速度慢，脆且阻隔性低，需解决综合性能差的问题。
[0006]聚碳酸亚丙酯(PPC)：二氧化碳共聚物，可生物降解，力学性能与聚乙烯、聚丙烯相当，耐热性好。我国已建成年万吨级工业化装置。需解决玻璃化温度低限制其应用的问题。
[0007]值得注意的是，大部分生物可降解高分子材料产量低，仅万吨级规模，且物理机械性能与传统包装塑料(聚乙烯、聚丙烯等)尚有较大差异，远远不能满足包装材料急剧增加的要求。
[0008]聚乙烯醇(PVA)具有多羟基分子结构和单一的
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C
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C
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直链，是目前能大规模生产的高聚物中唯一能较快双解(生物分解和光分解)的高分子材料，可由非石油路线工业化生产，我国产能超过150万吨，居世界第一。其多羟基强氢键的特点使其阻隔性能优异、力学性能和耐热性优于聚烯烃，价格与通用塑料接近，有良好水溶性和生物降解性，是最有希望大规模替代目前难降解聚烯烃基包装制品的高分子材料。PVA薄膜具有优异力学和阻氧性能，可代替传统非极性聚烯烃，可用于食品的保鲜；PVA与生物质材料有天然良好的相容性，共混复合能够制备全生物降解的多功能包装材料。
[0009]然而，PVA熔点(226℃)与分解温度(230
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250℃)十分接近，难以热塑加工，目前应用基于溶液加工，主要用于生产纤维、薄膜等低维产品或用作辅料，且溶液加工存在工艺复杂、时间和经济成本高，严重限制了PVA包装制品尤其是可多次使用的薄膜制品的发展。因此，发展PVA热塑加工对制备高性能环保PVA制品有重大意义。

技术实现思路
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[0010]本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种聚乙烯醇复合材料的热塑加工方法，先对聚乙烯醇进行接枝改性，再高填充无机粉体，不仅可以实现聚乙烯醇的热塑加工，还能降低复合材料的制备成本，并且所制复合材料具有良好的应用性能。
[0011]本专利技术所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
[0012]本专利技术提供了一种聚乙烯醇复合材料的热塑加工方法，包括以下步骤：
[0013](1)向聚乙烯醇水溶液中加入1,1,1
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三甲基
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N
‑2‑
丙烯丙胺基硅烷，升温至回流状态，加酸调节体系pH至1
‑
2后滴加硝酸铈铵溶液，在回流状态下保温反应，反应结束后减压蒸馏除去水和未反应的1,1,1
‑
三甲基
‑
N
‑2‑
丙烯丙胺基硅烷，真空干燥，破碎成颗粒，得到改性聚乙烯醇；
[0014](2)将步骤(1)制备的改性聚乙烯醇和无机粉体加入高速混合机中，所得混合物料通过单螺杆或双螺杆挤出造粒；
[0015](3)将步骤(2)得到的粒料经挤出或注塑或模压成型，得到聚乙烯醇复合材料。
[0016]所述聚乙烯醇的醇解度为87
‑
100％。
[0017]所述酸为盐酸、硫酸或硝酸。
[0018]所述聚乙烯醇、1,1,1
‑
三甲基
‑
N
‑2‑
丙烯丙胺基硅烷的质量比为10:(5
‑
10)。
[0019]所述硝酸铈铵的用量为聚乙烯醇质量的2
‑
5％。
[0020]所述无机粉体为滑石粉、碳酸钙、蒙脱土、二氧化硅、氢氧化镁、氢氧化铝、氧化锌中的至少一种。
[0021]所述改性聚乙烯醇、无机粉体的质量比为(20
‑
50):(30
‑
80)。
[0022]所述挤出造粒的温度为135
‑
155℃。
[0023]1,1,1
‑
三甲基
‑
N
‑2‑
丙烯丙胺基硅烷的结构式如下：
[0024][0025]在酸性条件下，硝酸铈铵引发1,1,1
‑
三甲基
‑
N
‑2‑
丙烯丙胺基硅烷对聚乙烯醇进行接枝改性，降低聚乙烯醇的结晶度，使聚乙烯醇的熔融温度得到大幅度降低，实现聚乙烯醇的热塑加工。
[0026]采用无机粉体作为填充剂，提高无机粉体的填充量，降低复合材料的制备成本，并利用上述制备的改性聚乙烯醇解决无机粉体与常规聚乙烯醇相容性差的问题。
[0027]本专利技术还采用柠檬酸铋铵来替代硝酸铈铵作为引发剂，可以大大缩短反应时间。
[0028]本专利技术提供了一种聚乙烯醇复合材料的热塑加工方法，包括以下步骤：
[0029](1)向聚乙烯醇水溶液中加入1,1,1
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三甲基
‑
N
‑2‑
丙烯丙胺基硅烷，升温至回流状态，加酸调节体系pH至1
‑
2后滴加柠檬酸铋铵溶液，在回流状态下保温反应，反应结束后减压蒸馏除去水和未反应的1,1,1
‑
三甲基
‑
N
‑2‑
丙烯丙胺基硅烷，真空干燥，破碎成颗粒，得到改性聚乙烯醇；
[0030](2)将步骤(1)制备的改性聚乙烯醇和无机粉体加入高速混合机中，所得混合物料通过单螺杆或双螺杆挤出造粒；
[0031](3)将步骤(2)得到的粒料经挤出或注塑或模压成型，得到聚乙烯醇复合材料。
[0032]所述聚乙烯醇的醇解度为87
‑
100％。
[0033]所述酸为盐酸、硫酸或硝酸。
[0034]所述聚乙烯醇、1,1,1
‑
三甲基
‑
N
‑2‑
丙烯丙胺基硅烷的质量比为10:(5
‑
10)。
[0035]所述柠檬酸铋铵的用量为聚乙烯醇质量的2
‑
5％。
[0036]所述无机粉体为滑石粉、碳酸钙、蒙脱土、二氧化硅、氢氧化镁、氢氧化铝、氧化锌
中的至少一种。
[0037]所述改性聚乙烯醇、无机粉体的质量比为(20
‑
50):(30<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚乙烯醇复合材料的热塑加工方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)向聚乙烯醇水溶液中加入1,1,1
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三甲基
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N
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丙烯丙胺基硅烷，升温至回流状态，加酸调节体系pH至1
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2后滴加硝酸铈铵溶液，在回流状态下保温反应，反应结束后减压蒸馏除去水和未反应的1,1,1
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三甲基
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N
‑2‑
丙烯丙胺基硅烷，真空干燥，破碎成颗粒，得到改性聚乙烯醇；(2)将步骤(1)制备的改性聚乙烯醇和无机粉体加入高速混合机中，所得混合物料通过单螺杆或双螺杆挤出造粒；(3)将步骤(2)得到的粒料经挤出或注塑或模压成型，得到聚乙烯醇复合材料。2.根据权利要求1所述的聚乙烯醇复合材料的热塑加工方法，其特征在于：所述聚乙烯醇的醇解度为87
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100％。3.根据权利要求1所述的聚乙烯醇复合材料的热塑加工方法，其特征在于：所述酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴磊，李汪洋，李莉，王琪，聂敏，陈宁，刘鹏举，李怡俊，贺允，刘梦茹，
申请(专利权)人：安徽瑞鸿新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：