聚乙烯醇(PVA)可由非石油路線工業(yè)化規(guī)模制備,綜合性能優(yōu)良,具有作為新型塑料的潛質(zhì)。但PVA多羥基強(qiáng)氫鍵特性使其熔點(diǎn)(226℃)與分解溫度(220-250℃)接近,難以熱塑加工,工業(yè)應(yīng)用主要基于溶液法,僅能制備薄膜、纖維等低維制品或用作助、輔材料如粘結(jié)劑、分散劑、乳化劑等,限制了其應(yīng)用。
針對PVA熱塑加工的世界性難題,本成果根據(jù)超分子科學(xué)原理,通過分子復(fù)合和增塑,破壞PVA自身分子內(nèi)和分子間氫鍵,在分子水平上控制PVA的聚集態(tài)結(jié)構(gòu),限制其結(jié)晶,降低其熔點(diǎn),得到PVA熱塑加工窗口,建立了如下PVA熱塑加工新技術(shù):
熔融紡絲:通過熔融紡絲制備截面圓形或異形、結(jié)構(gòu)均勻的PVA初生纖維,經(jīng)多級拉伸、干燥、熱定型制備高性能PVA纖維;
熱塑成膜:采用新型增塑劑增塑PVA,通過吹塑成膜、雙向拉伸成膜或熱壓成膜制備力學(xué)性能和阻隔性能優(yōu)異的PVA薄膜;
吹塑成型:采用中空吹塑成型獲得力學(xué)性和阻隔性能優(yōu)異的PVA中空容器;
熔融擠出發(fā)泡、模壓發(fā)泡:以水為主增塑劑兼物理發(fā)泡劑,經(jīng)熔融擠出連續(xù)發(fā)泡和模壓發(fā)泡制備高發(fā)泡倍率的PVA泡沫材料。
主要技術(shù)指標(biāo):
熔紡PVA纖維:強(qiáng)度≥10cN/dtex,單纖纖度5-650dtex,模量≥300dtex;
PVA吹塑薄膜:拉伸強(qiáng)度≥40MPa(干態(tài));
PVA中空容器:力學(xué)性能>30MPa,對汽油阻隔性是PP、HDPE、PET的數(shù)十倍,維卡軟化點(diǎn)>100℃,可以滿足熱灌裝和高溫消毒需要;
PVA泡沫材料:具強(qiáng)極性,具有板材、片材、薄膜、珠粒、塊體等多種形態(tài),作為重金屬粒子和有機(jī)污染物的吸附、過濾分離材料使用時(shí)具有快速吸附、易解吸附和可反復(fù)沖洗的特點(diǎn)。
與PVA傳統(tǒng)濕法加工相比,PVA熱塑加工具有簡單、高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的特點(diǎn),是PVA加工方法的重要突破,極大拓廣了PVA引用領(lǐng)域。
高性能PVA纖維可用作混凝土抗裂材料、水泥增強(qiáng)材料、輪胎簾子線、產(chǎn)業(yè)用布、高性能繩索、水產(chǎn)養(yǎng)殖用網(wǎng)以及塑料、橡膠增強(qiáng)材料等;
PVA薄膜可用于食品保鮮膜、包裝膜等;
PVA中空容器可用于農(nóng)藥、烴類溶劑包裝等;
PVA泡沫可用于包裝、生物醫(yī)用、蓄冷保鮮、廢水處理等領(lǐng)域。
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