聚乙烯醇(PVA)可由非石油路线工业化规模制备,综合性能优良,具有作为新型塑料的潜质。但PVA多羟基强氢键特性使其熔点(226℃)与分解温度(220-250℃)接近,难以热塑加工,工业应用主要基于溶液法,仅能制备薄膜、纤维等低维制品或用作助、辅材料如粘结剂、分散剂、乳化剂等,限制了其应用。
针对PVA热塑加工的世界性难题,本成果根据超分子科学原理,通过分子复合和增塑,破坏PVA自身分子内和分子间氢键,在分子水平上控制PVA的聚集态结构,限制其结晶,降低其熔点,得到PVA热塑加工窗口,建立了如下PVA热塑加工新技术:
熔融纺丝:通过熔融纺丝制备截面圆形或异形、结构均匀的PVA初生纤维,经多级拉伸、干燥、热定型制备高性能PVA纤维;
热塑成膜:采用新型增塑剂增塑PVA,通过吹塑成膜、双向拉伸成膜或热压成膜制备力学性能和阻隔性能优异的PVA薄膜;
吹塑成型:采用中空吹塑成型获得力学性和阻隔性能优异的PVA中空容器;
主要技术指标:
熔纺PVA纤维:强度≥10cN/dtex,单纤纤度5-650dtex,模量≥300dtex;
PVA吹塑薄膜:拉伸强度≥40MPa(干态);
PVA中空容器:力学性能>30MPa,对汽油阻隔性是PP、HDPE、PET的数十倍,维卡软化点>100℃,可以满足热灌装和高温消毒需要;
PVA泡沫材料:具强极性,具有板材、片材、薄膜、珠粒、块体等多种形态,作为重金属粒子和有机污染物的吸附、过滤分离材料使用时具有快速吸附、易解吸附和可反复冲洗的特点。
应用领域及市场需求分析:
与PVA传统湿法加工相比,PVA热塑加工具有简单、高效、经济、环保的特点,是PVA加工方法的重要突破,极大拓广了PVA引用领域。
高性能PVA纤维可用作混凝土抗裂材料、水泥增强材料、轮胎帘子线、产业用布、高性能绳索、水产养殖用网以及塑料、橡胶增强材料等;
PVA薄膜可用于食品保鲜膜、包装膜等;
PVA中空容器可用于农药、烃类溶剂包装等;
PVA泡沫可用于包装、生物医用、蓄冷保鲜、废水处理等领域。
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