[发明专利]聚乙烯醇极性泡沫塑料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于泡沫塑料或高分子发泡材料领域，特别涉及一种聚乙烯醇极性泡沫塑料及其制备方法。

背景技术

工业和生活废水中的重金属离子和有机污染物对环境造成极大污染，急需高效环保的分离材料和技术。现有高分子泡沫材料如聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯泡沫等为非极性泡沫塑料，吸附和分离效果差，一般通过化学改性引入极性基团或键合催化剂，制备工艺复杂，成本较高，且难通过熔融加工制成泡沫材料。

聚乙烯醇(PVA)是一种性能优良的多羟基强氢键的通用高分子材料，我国已形成50万吨/年产能，占世界产量1/3。其多羟基强氢键特性使其具强极性、优异的耐热性、抗静电性、耐溶剂性以及良好离子交换、络合、螯合、物理吸附性，并且是光、氧催化剂和固定化细胞良好的负载体，还可与多种有机、无机材料共混复合，提高其功能性。其泡沫材料比表面积大，吸附容量大，机械强度高，化学稳定性好，对水的浸润性和渗透性强，兼具优良吸附及过滤分离功能，是分离领域迫切需要的关键材料。但聚乙烯醇是结晶聚合物，分子中含大量羟基，能形成大量的分子内和分子间氢键，熔点高达220～240℃，与分解温度接近，熔融过程即发生分解，无法通过熔融发泡成型制备泡沫材料，其泡沫材料只能通过溶液经机械搅拌或化学发泡制备，如，安徽大维新材有限责任公司陈信生采用由聚乙烯醇、甲醛、酸和化学发泡剂通过机械发泡法制备连续开孔发泡体(CN 1557872A)；上海华一经济科技实业公司徐凌云以聚乙烯醇和玉米淀粉为主要成分加入醛、硫酸、有机硅消泡剂和表面活性剂，通过浇铸成型制备高吸水泡沫塑料(CN 1095075A)；朱铁桥采用聚乙烯醇、甲醛为原料，在酸催化作用下经聚合反应后再添加乙二醛和碳酸氢钠发泡剂，经浇铸成型，发泡固化，脱膜洗涤、干燥，制备医用卫生用聚乙烯醇发泡材料(CN 1095387A)；湖北大学吴雄等将PVA、甘油、硬脂酸盐、对甲苯磺酰胺基脲发泡剂、轻质碳酸钙粉末等混合，经HAKKE塑炼后，采用化学发泡法制备聚乙烯醇发泡材料(塑料.2006，35(4)：34-37)。上述聚乙烯醇采用溶液机械发泡法或化学发泡法，工艺复杂，生产周期长，存在化学发泡剂或缩醛剂残留，限制了聚乙烯醇泡沫材料的应用，且无法制备聚乙烯醇块体泡沫材料。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种聚乙烯醇极性泡沫塑料及其制备方法，此种聚乙烯醇泡沫塑料保持了聚乙烯醇的强极性，具有板材、片材、薄膜、块体、珠粒等多种形态，此种制备方法采用价廉易得、环境友好的水作增塑剂兼物理发泡剂，通过熔融加工发泡制备聚乙烯醇泡沫塑料，工艺简单、成本低，有利于环保境保护，适于大规模工业化生产。

本发明所述聚乙烯醇极性泡沫塑料，以水为发泡剂和增塑剂，按重量份计，水15～55份，聚乙烯醇45～85份，经溶胀、熔融加工发泡。熔融加工发泡方法包括熔融挤出连续发泡法和模压发泡法。聚乙烯醇泡沫塑料为板材或片材或薄膜或珠粒或块体。

本发明所述聚乙烯醇极性泡沫塑料，还可加入交联剂、分子复合剂、加工助剂、成核剂、功能助剂，按重量份计，交联剂0～2份、分子复合剂0～10份、加工助剂0～10份、成核剂0～5份、功能助剂0～30份。加工助剂可改善聚乙烯醇熔体的加工性能，功能助剂可提高聚乙烯醇对重金属离子的吸附和分离性能，成核剂可使聚乙烯醇发泡均匀，发泡倍率提高。

交联剂为硼酸、硼砂、三甲基三聚氰胺、2，4-二羟基苯甲酸、柠檬酸、环氧氯丙烷、重铬酸盐、有机钛酸盐、甲醛、丁醛、戊二醛中的至少一种。

分子复合剂为聚氧化乙烯、聚乙二醇、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺、苯甲酸钠、甲酰胺、乙酰胺、己内酰胺、尿素中的至少一种。

加工助剂为聚乙烯蜡、硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钠、氧化聚乙烯蜡、硅油、石蜡、油酸酰胺、硬脂酸酰胺中的至少一种。

成核剂为滑石粉、碳酸钙、蒙托土、粘土、蛭石、二氧化硅、二氧化钛、氧化锌中的至少一种。

功能助剂为淀粉、壳聚糖、胶原、甲基纤维素、羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、煤粉、活性炭、膨润土、硅藻土中的至少一种。

聚乙烯醇的聚合度为500～2400，醇解度为85mol.％～100mol.％。

本发明所述聚乙烯醇极性泡沫塑料的制备方法如下：

方法一：

15～55份的水与45～85份的聚乙烯醇粒料加入密闭容器中在搅拌下于20℃～60℃充分溶胀(所述充分溶胀指水完全进入聚乙烯醇粒料内部)；将充分溶胀后的粒料在90℃～180℃熔融加工发泡制备成聚乙烯醇泡沫塑料。