一種加速聚乙烯醇溶解的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種加速聚乙烯醇溶解的方法，采用機(jī)械活化對(duì)聚乙烯醇進(jìn)行處理，破壞其分子結(jié)構(gòu)，在機(jī)械活化的同時(shí)加入固體小分子溶劑，固體小分子溶劑滲透進(jìn)入聚乙烯醇分子中，使其發(fā)生固相溶脹，從而實(shí)現(xiàn)快速溶解聚乙烯醇。本發(fā)明所采用的方法能耗低、耗時(shí)短、操作簡便、無污染，無需高溫高壓，屬于環(huán)境友好型方法；采用機(jī)械活化處理聚乙烯醇，預(yù)先破壞了聚乙烯醇分子間的氫鍵和結(jié)晶結(jié)構(gòu)，有效的縮短了聚乙烯醇的溶解時(shí)間；使聚乙烯醇發(fā)生固相溶脹，縮短了與液體溶劑作用的時(shí)間；在溶解過程中，固液兩種溶劑相對(duì)滲透，極大的提高了聚乙烯醇的溶解效率；同時(shí)，該方法適用性廣，可有效改善水溶性聚合物的溶解性，尤其對(duì)多羥基化合物作用明顯。
【專利說明】—種加速聚乙烯醇溶解的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高分子材料領(lǐng)域，具體涉及一種采用機(jī)械活化和固相溶脹加速聚乙烯醇溶解的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol, PVA)是一種無毒水溶性高分子聚合物,被廣泛應(yīng)用于纖維、薄膜、醫(yī)藥、粘合劑等領(lǐng)域。聚乙烯醇是一種多羥基化合物，親水性很強(qiáng)，但聚乙烯醇顆粒卻難溶于水，嚴(yán)重的限制了聚乙烯醇的應(yīng)用及發(fā)展。聚乙烯醇在水中的溶解過程復(fù)雜，而且隨其聚合度、醇解度的不同而有很大區(qū)別。究其原因是由于聚乙烯醇分子間及分子內(nèi)的氫鍵締合作用以及高度的結(jié)晶性造成的。因此，探索一種能快速溶解聚乙烯醇的方法，是當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)所面臨的一大實(shí)際問題。
[0003]為快速溶解聚乙烯醇，已有學(xué)者從聚乙烯醇的制備階段進(jìn)行探索。例如中國專利CN 102827316 A公開了一種低結(jié)晶度聚乙烯醇的制備方法。該方法包括聚合、醇解和干燥各單元等過程，將醇解后的聚乙烯醇半成品于30~120°C下熱風(fēng)干燥，0.5~5小時(shí)得到低結(jié)晶度的聚乙烯醇，所制產(chǎn)品溶解性能有所提高。此方法是從聚乙烯醇的制備階段進(jìn)行探索，而對(duì)于聚乙烯醇成品的溶解難問題，并不適用。
[0004]目前，聚乙烯醇成品常用的溶解方法有加熱攪拌法和改性法。加熱攪拌法即高溫?zé)?、高速攪拌，溶解過程長達(dá)2~4小時(shí)，能耗極高；改性法則是向聚乙烯醇分子引入一些親水性基團(tuán)，增強(qiáng)聚乙烯醇的水溶性，此方法雖能解決聚乙烯醇溶解難的問題，但通常情況下，所引入的基團(tuán)易影響聚乙烯醇的其他性能，例如粘黏性、滲透性下降等。因此，尋找一種新的能耗低、耗時(shí)短且不降低聚乙烯醇優(yōu)異性能的溶解方法具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

`[0005]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，本發(fā)明提供了一種旨在解決聚乙烯醇溶解耗能高、時(shí)間長的加速聚乙烯醇溶解的方法。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案:
一種加速聚乙烯醇溶解的方法，采用機(jī)械活化對(duì)聚乙烯醇進(jìn)行處理，破壞其分子結(jié)構(gòu)，在機(jī)械活化的同時(shí)加入固體小分子溶劑，固體小分子溶劑滲透進(jìn)入聚乙烯醇分子中，使其發(fā)生固相溶脹，從而實(shí)現(xiàn)快速溶解聚乙烯醇。
[0007]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述機(jī)械活化包括兩個(gè)階段:預(yù)處理階段和機(jī)械力處理階段；
所述預(yù)處理階段是指將聚乙烯醇經(jīng)過微波、光照射、超聲、電場(chǎng)或磁場(chǎng)進(jìn)行預(yù)處理；所述機(jī)械力處理階段是指對(duì)經(jīng)預(yù)處理過的聚乙烯醇進(jìn)行摩擦、碰撞、沖擊或剪切機(jī)械力處理。
[0008]作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述分子結(jié)構(gòu)是氫鍵結(jié)構(gòu)和結(jié)晶結(jié)構(gòu)。
[0009]作為本發(fā)明的又一種優(yōu)選方案，固相溶脹是指固體小分子物質(zhì)自發(fā)或非自發(fā)的進(jìn)入聚合物分子鏈間，減弱或破壞聚合物分子鏈間的作用力，或是插入到聚合物的晶格中，使聚合物的晶格畸變，聚合物的體積發(fā)生一定程度的膨脹。
[0010]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)方案，對(duì)聚乙烯醇進(jìn)行固相溶脹處理是指將固體小分子溶劑與聚乙烯醇混合，在機(jī)械活化過程中，固體小分子物質(zhì)進(jìn)入聚乙烯醇的分子鏈間，減弱或破壞聚乙烯醇分子鏈間的作用力，或是插入到聚乙烯醇的晶格中，使聚乙烯醇的晶格畸變，聚乙烯醇的體積發(fā)生一定程度的膨脹。
[0011]作為本發(fā)明的另一種改進(jìn)方案，所述固體小分子溶劑是具有強(qiáng)極性或強(qiáng)滲透性的物質(zhì)。
[0012]作為本發(fā)明的又一種改進(jìn)方案，聚乙烯醇溶解是指聚乙烯醇在30~95°C進(jìn)行溶解。
[0013]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)方案，聚乙烯醇是經(jīng)過機(jī)械活化和固相溶脹處理后的聚乙烯醇。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
1、本發(fā)明所采用的方法能耗低、耗時(shí)短、操作簡便、無污染，無需高溫高壓，屬于環(huán)境友好型方法。
[0015]2、本發(fā)明采用機(jī)械活化處理聚乙烯醇，預(yù)先破壞了聚乙烯醇分子間的氫鍵和結(jié)晶結(jié)構(gòu)，有效的縮短了聚乙烯醇的溶解時(shí)間。
[0016]3、本發(fā)明使聚乙烯醇發(fā)生固相溶脹，縮短了與液體溶劑作用的時(shí)間。
[0017]4、經(jīng)本發(fā)明方法處理過的聚乙烯醇，在溶解過程中，固液兩種溶劑相對(duì)滲透，極大的提高了聚乙烯醇的溶解效率。
[0018]5、本發(fā)明所述方法適用性廣，可有效改善水溶性聚合物的溶解性，尤其對(duì)多羥基化合物作用明顯。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)地描述。
[0020]一種加速聚乙烯醇溶解的方法,采用機(jī)械活化對(duì)聚乙烯醇進(jìn)行處理3min~5min ；然后將預(yù)處理過的聚乙烯醇與固體小分子溶劑均勻混合，進(jìn)行機(jī)械力處理30min~60min ；將經(jīng)機(jī)械活化和固相溶脹處理后的聚乙烯醇加入去離子水，在30~95°C進(jìn)行溶解進(jìn)行溶解。
[0021]其中，采用機(jī)械活化方法處理聚乙烯醇(PVA)，機(jī)械活化包括兩個(gè)階段:預(yù)處理階段和機(jī)械力處理階段。預(yù)處理階段是指將聚乙烯醇經(jīng)過微波、光照射、超聲、電場(chǎng)或磁場(chǎng)等進(jìn)行預(yù)處理，使PVA的韌性減小，脆性增大，為機(jī)械力處理做準(zhǔn)備。機(jī)械力處理階段是指對(duì)經(jīng)預(yù)處理過的聚乙烯醇進(jìn)行摩擦、碰撞、沖擊或剪切等機(jī)械力處理，機(jī)械力處理設(shè)備包括石磨、球磨機(jī)、粉碎機(jī)等，根據(jù)能量守恒的原則，機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)榫垡蚁┐嫉膬?nèi)能，使其能量提高，活性增強(qiáng)，聚合物穩(wěn)定性減弱，使其結(jié)構(gòu)的有序性減弱、分子間的氫鍵締合作用減弱、結(jié)晶度降低，從而達(dá)到快速溶解PVA的目的。
[0022]采用固相溶脹處理PVA，使固體小分子物質(zhì)自發(fā)或非自發(fā)的進(jìn)入聚乙烯醇的分子鏈間，減弱或破壞聚乙烯醇分子鏈間的作用力，或是插入到聚乙烯醇的晶格中，使聚乙烯醇的晶格畸變，聚乙烯醇的體積發(fā)生一定程度的膨脹。使其分子結(jié)構(gòu)，尤其是氫鍵和結(jié)晶結(jié)構(gòu)遭到破壞。也可將固體小分子溶劑與聚乙烯醇混合，在機(jī)械活化過程中，固體小分子物質(zhì)進(jìn)入聚乙烯醇的分子鏈間，減弱或破壞聚乙烯醇分子鏈間的作用力，或是插入到聚乙烯醇的晶格中，使聚乙烯醇的晶格畸變，聚乙烯醇的體積發(fā)生一定程度的膨脹。
[0023]對(duì)聚乙烯醇機(jī)械活化的同時(shí)進(jìn)行固相溶脹，二者相互促進(jìn)，能在最大程度上破壞聚乙烯醇的結(jié)晶結(jié)構(gòu)和氫鍵締合作用，從而進(jìn)一步加速PVA的溶解。固體小分子溶劑是具有強(qiáng)極性或強(qiáng)滲透性的物質(zhì)。聚乙烯醇是經(jīng)過機(jī)械活化和固相溶脹處理后的聚乙烯醇。
[0024]實(shí)施例一
稱取30gPVA,超聲預(yù)處理4min,再與0.03g尿素和0.05g亞硝基乙烯的混合均勻后,用石磨對(duì)混合物進(jìn)行活化處理30min，取20g處理后的混合物，加入280g的水，再升溫至30°C進(jìn)行溶解。
[0025]實(shí)施例二
稱取30gPVA,放入微波爐中處理4min,再與0.25g尿素和0.3g硝基甲燒的混合均勻后，用球磨機(jī)對(duì)混合物進(jìn)行活化處理35min，取20g處理后的混合物，加入280g的水，再升溫至45 °C進(jìn)行溶解。
[0026]實(shí)施例三
稱取30gPVA，光照射處理5min，再與0.5g三聚氰胺和0.8g硝基甲烷混合均勻后，用粉碎機(jī)對(duì)混合物進(jìn)行活化處理40min,取20g處理后的混合物,加入280g的水,再升溫至65°C進(jìn)行溶解。
[0027]實(shí)施例四
稱取30gPVA,電場(chǎng)處理5min,再與0.8g三聚氰胺和1.5g尿素的混合均勻后,用石磨對(duì)混合物進(jìn)行活化處理45min，取20g處理后的混合物，加入280g的水，再升溫至85°C進(jìn)行溶解。
[0028]實(shí)施例五
稱取30gPVA,放入磁場(chǎng)中處理3min,再與1.2g三聚氰胺和2g亞硝基乙烯的混合均勻后，用粉碎機(jī)對(duì)混合物進(jìn)行活化處理50min，取20g處理后的混合物，加入280g的水，再升溫至95 °C進(jìn)行溶解。
[0029]最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種加速聚乙烯醇溶解的方法，其特征在于，采用機(jī)械活化對(duì)聚乙烯醇進(jìn)行處理，破壞其分子結(jié)構(gòu)，在機(jī)械活化的同時(shí)加入固體小分子溶劑，固體小分子溶劑滲透進(jìn)入聚乙烯醇分子中，使其發(fā)生固相溶脹，從而實(shí)現(xiàn)快速溶解聚乙烯醇。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種加速聚乙烯醇溶解的方法，其特征在于，所述機(jī)械活化包括兩個(gè)階段:預(yù)處理階段和機(jī)械力處理階段； 所述預(yù)處理階段是指將聚乙烯醇經(jīng)過微波、光照射、超聲、電場(chǎng)或磁場(chǎng)進(jìn)行預(yù)處理； 所述機(jī)械力處理階段是指對(duì)經(jīng)預(yù)處理過的聚乙烯醇進(jìn)行摩擦、碰撞、沖擊或剪切機(jī)械力處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種加速聚乙烯醇溶解的方法，其特征在于，所述分子結(jié)構(gòu)是氫鍵結(jié)構(gòu)和結(jié)晶結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種加速聚乙烯醇溶解的方法，其特征在于，固相溶脹是指固體小分子物質(zhì)自發(fā)或非自發(fā)的進(jìn)入聚合物分子鏈間，減弱或破壞聚合物分子鏈間的作用力，或是插入到聚合物的晶格中，使聚合物的晶格畸變，聚合物的體積發(fā)生一定程度的膨脹。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種加速聚乙烯醇溶解的方法，其特征在于，對(duì)聚乙烯醇進(jìn)行固相溶脹處理是指將固體小分子溶劑與聚乙烯醇混合，在機(jī)械活化過程中，固體小分子物質(zhì)進(jìn)入聚乙烯醇的分子鏈間，減弱或破壞聚乙烯醇分子鏈間的作用力，或是插入到聚乙烯醇的晶格中，使聚乙烯醇的晶格畸變，聚乙烯醇的體積發(fā)生一定程度的膨脹。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種加速聚乙烯醇溶解的方法，其特征在于，所述固體小分子溶劑是具有強(qiáng)極性或強(qiáng)滲 透性的物質(zhì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種加速聚乙烯醇溶解的方法，其特征在于，聚乙烯醇溶解是指聚乙烯醇在30~95 °C進(jìn)行溶解。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種加速聚乙烯醇溶解的方法，其特征在于，聚乙烯醇是經(jīng)過機(jī)械活化和固相溶脹處理后的聚乙烯醇。
【文檔編號(hào)】C08J3/00GK103483598SQ201310444009
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月26日
【發(fā)明者】徐梁, 周冕, 張念, 胡顏剛, 李橋, 李晨曦 申請(qǐng)人:重慶理工大學(xué)