[发明专利]一种加速聚乙烯醇溶解的方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种采用机械活化和固相溶胀加速聚乙烯醇溶解的方法。

背景技术

聚乙烯醇（Polyvinyl alcohol，PVA）是一种无毒水溶性高分子聚合物，被广泛应用于纤维、薄膜、医药、粘合剂等领域。聚乙烯醇是一种多羟基化合物，亲水性很强，但聚乙烯醇颗粒却难溶于水，严重的限制了聚乙烯醇的应用及发展。聚乙烯醇在水中的溶解过程复杂，而且随其聚合度、醇解度的不同而有很大区别。究其原因是由于聚乙烯醇分子间及分子内的氢键缔合作用以及高度的结晶性造成的。因此，探索一种能快速溶解聚乙烯醇的方法，是当前工业生产所面临的一大实际问题。

     为快速溶解聚乙烯醇，已有学者从聚乙烯醇的制备阶段进行探索。例如中国专利CN 102827316 A公开了一种低结晶度聚乙烯醇的制备方法。该方法包括聚合、醇解和干燥各单元等过程，将醇解后的聚乙烯醇半成品于30～120℃下热风干燥，0.5～5小时得到低结晶度的聚乙烯醇，所制产品溶解性能有所提高。此方法是从聚乙烯醇的制备阶段进行探索，而对于聚乙烯醇成品的溶解难问题，并不适用。

    目前，聚乙烯醇成品常用的溶解方法有加热搅拌法和改性法。加热搅拌法即高温烧煮、高速搅拌，溶解过程长达2～4小时，能耗极高；改性法则是向聚乙烯醇分子引入一些亲水性基团，增强聚乙烯醇的水溶性，此方法虽能解决聚乙烯醇溶解难的问题，但通常情况下，所引入的基团易影响聚乙烯醇的其他性能，例如粘黏性、渗透性下降等。因此，寻找一种新的能耗低、耗时短且不降低聚乙烯醇优异性能的溶解方法具有重要的现实意义。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足之处，本发明提供了一种旨在解决聚乙烯醇溶解耗能高、时间长的加速聚乙烯醇溶解的方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

一种加速聚乙烯醇溶解的方法，采用机械活化对聚乙烯醇进行处理，破坏其分子结构，在机械活化的同时加入固体小分子溶剂，固体小分子溶剂渗透进入聚乙烯醇分子中，使其发生固相溶胀，从而实现快速溶解聚乙烯醇。

作为本发明的一种优选方案，所述机械活化包括两个阶段：预处理阶段和机械力处理阶段；

所述预处理阶段是指将聚乙烯醇经过微波、光照射、超声、电场或磁场进行预处理；

所述机械力处理阶段是指对经预处理过的聚乙烯醇进行摩擦、碰撞、冲击或剪切机械力处理。

作为本发明的另一种优选方案，所述分子结构是氢键结构和结晶结构。

作为本发明的又一种优选方案，固相溶胀是指固体小分子物质自发或非自发的进入聚合物分子链间，减弱或破坏聚合物分子链间的作用力，或是插入到聚合物的晶格中，使聚合物的晶格畸变，聚合物的体积发生一定程度的膨胀。

作为本发明的一种改进方案，对聚乙烯醇进行固相溶胀处理是指将固体小分子溶剂与聚乙烯醇混合，在机械活化过程中，固体小分子物质进入聚乙烯醇的分子链间，减弱或破坏聚乙烯醇分子链间的作用力，或是插入到聚乙烯醇的晶格中，使聚乙烯醇的晶格畸变，聚乙烯醇的体积发生一定程度的膨胀。

作为本发明的另一种改进方案，所述固体小分子溶剂是具有强极性或强渗透性的物质。

作为本发明的又一种改进方案，聚乙烯醇溶解是指聚乙烯醇在30～95℃进行溶解。

作为本发明的进一步改进方案，聚乙烯醇是经过机械活化和固相溶胀处理后的聚乙烯醇。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明所采用的方法能耗低、耗时短、操作简便、无污染，无需高温高压，属于环境友好型方法。

2、本发明采用机械活化处理聚乙烯醇，预先破坏了聚乙烯醇分子间的氢键和结晶结构，有效的缩短了聚乙烯醇的溶解时间。

3、本发明使聚乙烯醇发生固相溶胀，缩短了与液体溶剂作用的时间。

4、经本发明方法处理过的聚乙烯醇，在溶解过程中，固液两种溶剂相对渗透，极大的提高了聚乙烯醇的溶解效率。

5、本发明所述方法适用性广，可有效改善水溶性聚合物的溶解性，尤其对多羟基化合物作用明显。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。

一种加速聚乙烯醇溶解的方法，采用机械活化对聚乙烯醇进行处理3min～5min；然后将预处理过的聚乙烯醇与固体小分子溶剂均匀混合，进行机械力处理30min～60min；将经机械活化和固相溶胀处理后的聚乙烯醇加入去离子水，在30～95℃进行溶解进行溶解。