一种尿素改性聚乙烯醇及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及聚乙烯醇改性技术领域，尤其涉及IPC C08L29，更具体的，涉及一种尿素改性聚乙烯醇及其制备方法与应用。一种尿素改性聚乙烯醇，组分包括：尿素，聚乙烯醇。尿素和聚乙烯醇重复单元的摩尔比为(1

【技术实现步骤摘要】
一种尿素改性聚乙烯醇及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及聚乙烯醇改性
，尤其涉及IPC C08L29，更具体的，涉及一种尿素改性聚乙烯醇及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]PVA(聚乙烯醇)分子上含有大量的羟基，是一种可水溶、可完全生物降解、无静电、不吸尘且具有良好力学性能的环境友好型高分子材料。但在PVA的分子链上存在大量羟基，处于湿态环境中这些羟基易和水分子形成氢键，导致PVA聚集态结构发生变化，使PVA的阻隔性及力学性能大大下降，目前可通过物理或化学对聚乙烯醇进行改性。
[0003]文献《尿素/甲酰胺复配增塑聚乙烯醇薄膜的制备及性能研究》，将尿素、甲酰胺、水和PVA(聚乙烯醇)共混，通过低温熔融法制备了PVA薄膜，尿素、甲酰胺能够与PVA分子链上的羟基形成更稳定的氢键，有效破坏了PVA分子内和分子间的氢键，破坏了PVA分子链的规整性，降低了结晶温度、熔融温度以及结晶度，但仅物理作用形成的氢键对聚乙烯醇改性，反应过程中加入了去离子水，使得反应效率不够高使得小分子易析出于聚合物表面。
[0004]专利CN107540995B公开了一种聚乙烯醇光学膜材料用原液的制备方法，包括如下质量份数原料：聚乙烯醇100份、尿素0.01～20份、增塑剂5～25份、表面活性剂0.001～0.1份、抗氧剂0.0001～0.01份；1、聚乙烯醇溶解形成第一溶液；2、将步骤一中尿素加入第一溶液中混合后置于20～90℃下恒温，形成第二溶液；3、将步骤一中表面活性剂和抗氧剂加入到增塑剂中混合形成第三溶液；4、将步骤三中第二溶液与步骤四中第三溶液混合形成液态物料；5、将步骤五中液态物料采用机械搅拌和超声波搅拌；步骤七、将步骤六中搅拌后的液态物料过滤形成聚乙烯醇光学膜的制备原液，但尿素用量过低，加入了过多增塑剂，仅为物理增塑，对聚乙烯醇改性效果可能不明显。

技术实现思路

[0005]本专利技术提出使用尿素对聚乙烯醇进行改性，通过调整尿素与聚乙烯醇组分间的比例，并对制备过程进行了探究，有效地提高了改性的效率，得到无色的尿素改性聚乙烯醇，减少后续处理步骤，相比于未改性的PVA，改性后的PVA可有效提高玻璃化转变温度以及力学性能，改善耐水性，使得制备得到的尿素改性聚乙烯醇可以应用到肥料缓释包膜，手术缝合材料，药物缓释包裹材料，手机天线LCP薄膜等高新

[0006]本专利技术第一方面提供了一种尿素改性聚乙烯醇，组分包括：尿素，聚乙烯醇。
[0007]所述尿素改性聚乙烯醇分子结构为：
[0008][0009]所述聚乙烯醇结构为：
[0010]所述聚乙烯醇重复单元为：
[0011]所述聚乙烯醇平均聚合度为1000
‑
2600，醇解度为80
‑
99％。
[0012]优选的，所述聚乙烯醇型号为PVA
‑
1088，PVA
‑
1099，PVA
‑
1788，PVA
‑
1799，PVA
‑
2488，PVA
‑
2699中的至少一种。
[0013]进一步优选的，所述聚乙烯醇为PVA
‑
1788，平均聚合度为1700，醇解度为88％购自济南维兴化工科技有限公司。
[0014]尿素和聚乙烯醇重复单元的摩尔比为(1
‑
3)：1，可提高反应转化率，尿素中氨基与聚乙烯醇的羟基间反应活性较低，为了提高反应转化率，需要提高尿素的含量，过高的尿素会导致转化率降低，可能是尿素熔点过高提高了反应体系粘稠度，降低了分子碰撞的几率，还易导致凝胶化的产生，进一步研究发现，尿素和聚乙烯醇重复单元的摩尔比为2.5：1时，还可提高产物的力学性能，可能是制备得到的尿素改性聚乙烯醇氨基分布更加均匀。
[0015]优选的，所述尿素和聚乙烯醇重复单元的摩尔比为(1
‑
3)：1。
[0016]进一步优选的，所述尿素和聚乙烯醇重复单元的摩尔比为2.5：1。
[0017]本专利技术第二方面提供了一种尿素改性聚乙烯醇的制备，包括以下步骤：
[0018]S1，将尿素加热至熔化；
[0019]S2，将聚乙烯醇分批加入后，混合均匀，进行反应，得到尿素改性聚乙烯醇粗产物；
[0020]S3，反应结束后，加入去离子水溶解尿素改性聚乙烯醇粗产物；
[0021]S4，加入低分子醇，过滤、干燥后，得到尿素改性聚乙烯醇。
[0022]当尿素改性聚乙烯醇的反应需要使用到溶剂时，一方面由于尿素的熔点较高，热熔体系粘度较大，使用溶剂来降低体系粘度，另一方面还可以增加碱性催化剂的溶解度，但本申请人发现当溶剂为去离子水时，体系几乎不发生反应，可能是水的存在抑制了尿素和仲醇羟基反应。进而尝试在反应过程中将水蒸馏，不仅无法达到较高的转化率，还使得反应无法进行，可能是去离子水蒸馏前后体系粘度变化过快。进一步研究发现，选择二甲基乙酰胺有机溶剂与去离子水的混合溶剂，或者单独使用二甲基乙酰胺有机溶剂，仍无法达到较高转化率，可能二甲基乙酰胺的使用一定程度上降低了与尿素以及聚乙烯醇的混溶性，减少了氨基与羟基间的碰撞几率。
[0023]为了提高体系间的相容性，选择沸点更高的有机溶剂N
‑
甲基吡咯烷酮，尽管获得了较高的转化率，但产物颜色并不是无色，而是黄色物质，可能是N
‑
甲基吡咯烷酮中杂质与聚乙烯醇发生了副反应，有色物质的产生，增加了后处理脱色步序。
[0024]优选的，所述制备得到的尿素改性聚乙烯醇为无色物质。
[0025]本申请人意外发现，尿素先在熔融条件下和聚乙烯醇反应后，再通过水
‑
醇进行后处理，不添加溶剂，分4
‑
6批次间隔一定时间添加聚乙烯醇，可避免凝胶化的产生，同时获得较高的转化率，可能是分批加入避免了体系粘度过快变化，有利于对体系粘度更精确的调控，同时由于无溶剂提高了尿素的比例，不仅提高了反应速率，同时还使得制备得到的尿素
改性聚乙烯醇具有更好的力学性能，更进一步研究发现，无溶剂体系制备得到的尿素改性聚乙烯醇不仅达到较高的纯度，具有较高的安全性，降低了有机溶剂残留带来VOC气体挥发，提高了生物相容性。
[0026]优选的，所述反应过程中无溶剂。
[0027]优选的，所述聚乙烯醇分4
‑
6批加入，每批间隔时间5
‑
15min。
[0028]进一步优选的，所述聚乙烯醇分5批加入，每批间隔时间7
‑
12min。
[0029]反应温度为150℃，可提高反应速率，随着反应温度的升高，反应速率提高，本申请人发现过高的反应温度易导致反应产物凝胶化，导致转化率降低，不仅增加后处理的难度，还使得制备得到的尿素改性聚乙烯醇力学性能降低。
[0030]优选的，所述反应温度不高于150℃。
[0031]进一步优选的，所述反应温度为15本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种尿素改性聚乙烯醇，其特征在于，组分包括：尿素，聚乙烯醇。2.根据权利要求1所述的所述的尿素改性聚乙烯醇，其特征在于，所述尿素改性聚乙烯醇分子结构为：3.根据权利要求2所述的所述的尿素改性聚乙烯醇，其特征在于，所述尿素和聚乙烯醇重复单元的摩尔比为(1～3)：1。4.根据权利要求3所述的所述的尿素改性聚乙烯醇，其特征在于，所述聚乙烯醇平均聚合度为1000
‑
2600，醇解度为80
‑
99％。5.一种根据权利要求1所述的尿素改性聚乙烯醇的制备，其特征在于，包括以下步骤：S1，将尿素加热至熔化；S2，将聚乙烯醇分批加入后，混合均匀，进行反应，得到尿素改性聚乙烯醇粗产物；S3，反应结束后，加入去离子水溶解尿素改性聚乙烯醇粗产物；...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧召阳，莫雄勋，
申请(专利权)人：广东宝德利新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：