[发明专利]一种热塑性聚乙烯醇及其制备方法、应用

说明书

本发明公开了一种热塑性聚乙烯醇及其制备方法、应用，公开了其结构通式，同时公开了该热塑性聚乙烯醇的制备方法和在海岛纺丝中的应用，乙烯基酯单体与多链支化的叔碳酸乙烯酯类单体为原料，在引发剂作用下于低级醇类溶剂中进行聚合反应，所得共聚物再经皂化反应、醇解反应制得热塑性聚乙烯醇。本发明的改性PVA树脂具有优异的热加工性能、水可溶性以及较宽热加工窗口等。

技术领域

本发明属于聚乙烯醇技术领域，具体涉及一种热塑性聚乙烯醇及其制备方法、应用。

背景技术

聚乙烯醇(PVA)是一种可以通过非石油路线来生产的高分子聚合物，具有可降解性、水溶性、耐酸碱性、耐磨性和阻隔性等突出的优点，被广泛应用于纺织材料、医学材料、膜材料、建筑用胶、涂料和造纸等领域。但PVA羟基受体比例较高，物理交联点多，分子网络中存在严重的空间位阻，使其熔点(220-240℃)与热分解温度十分接近，热加工窗口几乎不存在，因此给PVA热塑加工成型造成了困难，同时PVA溶液加工成型工艺复杂、成本高、环境污染大,难以制备厚壁和形状复杂的制品，也限制了PVA的应用领域。

海岛纺丝法是制备超细纤维一种常用方法，即利用互不相容的两种高聚物，分别作为“海”相与“岛”相，按照不同比例进行熔融纺丝，最后去除“海”相得到超细纤维。但目前开纤常使用苯减量与碱减量的方法去除“海”相，会存在环境污染，有机物残留等问题，同时开纤过度会损伤岛组分。若以水溶性材料PVA作为“海”相，热水便可完成开纤，实现超细纤维的绿色制造。为了解决传统PVA难以热塑加工的难题，目前国内外研究人员常通过增塑改性、共聚改性和后反应改性来削弱PVA分子间、分子内氢键,降低熔点,扩大热加工窗口，以达到改善PVA熔融加工性能的目的。共聚改性是改善聚乙烯醇热塑加工的重要方法，专利CN102603954A使用长链支化的羧酸乙烯酯与醋酸乙烯酯进行共聚，制得的改性聚乙烯醇分子链的规整性下降，熔点降低，热加工窗口扩大，但是其在实际应用中熔融指数太小，难以有效熔融加工。专利CN111454391A乙酸乙烯酯与脂肪族羧酸乙烯酯进行共聚反应，醇解后得到熔融温度为140～180℃的改性聚乙烯醇，虽具有优异的热加工性能、冷水可溶性，但其热加工温度较低，尚未达到与PA6、PET等目前常见岛相材料相适应的250℃以上的热加工温度。现有技术中未有适用于海岛纺丝且具有快速水溶的热塑性聚乙烯醇的合成方法报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种具有快速水溶且高热加工温度的热塑性聚乙烯醇，该改性聚乙烯醇热加工窗口大，同时具有良好的水溶性。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种热塑性聚乙烯醇，其结构通式如下：

其中R1、R2分别为直链状或支链状烷基，R1和R2所含碳原子数之和为2-11，热塑性聚乙烯醇中R1、R2所在的侧基的摩尔占比为0.5-15％，优选为1％～10％，更优选为3％-7％。

作为上述技术方案的优选，所述热塑性聚乙烯醇的聚合度300-2500，醇解度为90mol-99mol％，分子量分布10000-100000。

作为上述技术方案的优选，所述热塑性聚乙烯醇的熔融温度为180-220℃，分解温度为260-320℃,熔融流动指数MI＝20-50g/10min(250℃，2.16kg)。

热塑性聚乙烯醇的制备方法，包括以下步骤：乙烯基酯单体与多链支化的叔碳酸乙烯酯类单体为原料，在引发剂作用下于低级醇类溶剂中进行聚合反应，所得共聚物再经皂化反应、醇解反应制得热塑性聚乙烯醇。聚合反应可应用本体聚合法、溶液聚合法、悬浮聚合法、乳液聚合法等已知的方法。优选使用醇等溶剂进行的溶液聚合法，更优选在低级醇中进行聚合的溶液聚合法。聚合反应时的单体成分的投料方式，没有严格限制，可以根据实际情况选择一次性投料、分批投料、连续投料等任意方法。

反应方程式为：