CN101878099B - 制备高流动性聚乙烯醇小球的方法及聚乙烯醇小球 - Google Patents

Abstract

本发明涉及制备高流动性聚乙烯醇小球的方法，其中第一步骤为在叶轮式混合器(4)中混合聚乙烯醇树脂(1)、增塑剂(2)和装载物(3)，所述混合物经历热处理，其中，最初，在聚乙烯醇树脂(1)与叶轮式混合器(4)之间发生受控的热冲击；接下来，反应器的温度被升高，以及在第二步骤中，所述混合物在双螺杆挤出机(5)中通过用于强制排出气体的超尺寸机构(6)挤出，其中处于熔融相的所述混合物的流动性将达到10和30gr/10分钟之间，并且此时所述混合物被挤压并立刻被热剪切而产生小球(8)。

Description

制备高流动性聚乙烯醇小球的方法及聚乙烯醇小球

技术领域

本发明涉及制备高流动性聚乙烯醇小球的方法以及所得到的小球，所述聚乙烯醇小球适合通过成型法和吹塑制备水溶性制品。

背景技术

塑料的传统性质之一是它们的疏水性质，即，它们在水中具有不透性和不溶性。然而，存在能够溶于水的塑料，诸如聚乙烯醇。

这种材料在某些条件下具有溶解于水的性质，这使得其在一些应用中非常有用。

聚乙烯醇是得自另一种合成聚合物--聚乙酸乙烯酯或聚乙酸酯(polyethanoate)的合成聚合物。

聚乙酸酯链的乙酸酯基团在标准条件下在甲醇中水解，羟基留在链中，而乙酸甲酯分离。因此得到聚乙烯醇。

这种化学反应可以以相当精确地方式进行控制，以水解期望百分比的乙酸酯基团(水解度)。

新的聚合物具有非常类似于聚乙烯的结构。-OH基团的存在具有非常重要的作用。最重要的作用是该聚合物是亲水性的，其水溶性是链中存在的-OH基团比例和溶解温度的函数。因此，当80％至89％之间的乙酸酯基团已被-OH基团取代时，得到的聚合物在冷水中可溶；然而，当几乎100％的乙酸酯基团被取代时，该聚合物仅在超过85℃的温度下可溶。

所有溶解量的聚乙烯醇是可生物降解的并且其衍生物是无毒的。

已知的这种聚合物小球在其塑化相具有2至7gr/10分钟之间的熔体流动速率，因此它们仅对通过挤出和挤出吹塑的成型技术有效，其能够用这些小球制造薄膜和/或管状带(tubular bands)。

这些应用的实例是描述在美国专利US 3,186,869，COATED FILMFOR LAUNDRY PACKAGE和美国专利US 3,322,674 LAUNDRYPACKAGE中的那些，这些专利描述了水溶性膜以及用于洗涤衣物的用品。这些参考文献的水溶性膜内部涂覆有蜡或其它材料，以便防止容器的内含物与膜形式的材料相互作用以及防止其溶解性特征退化。

聚乙烯醇的其它感兴趣应用是生产手术用线，该手术用线用于外科手术中的缝合。不同类型的线在不同的溶解度下使用，这取决于线溶解的速度。这种应用的实例描述在专利E88113740中。

然而，所有这些小球通常具有严重的缺陷：由于它们的熔体流动速率低，因此实际上不可能在注射技术的情况下使用这些小球。

发明内容

本发明涉及制备聚乙烯醇小球的方法，所述聚乙烯醇小球在其塑化态具有10至30gr/10分钟之间的熔体流动速率。这种程度的流动性允许随后在注射成型法和/或注射吹塑工艺中使用这些小球，而利用常规聚乙烯醇小球的流动性值不可能进行所述注射成型法和/或注射吹塑工艺而获得不同的水溶性产品。

为得到所述小球，在叶轮式混合器中由聚乙烯醇树脂(优选为粉末形式，不管其水解度如何)、诸如丙三醇等的至少一种增塑剂和诸如硬脂酸钙、二氧化硅或IRGANOX类抗氧剂(一种合成材料抗氧化剂)等的至少一种填料或添加剂来制造化合物或混合物，其中所述混合物经受热处理，在该热处理过程中，最初地，在聚乙烯醇树脂与所述叶轮式混合器之间发生受控的热冲击；具体而言，在聚乙烯醇树脂被倾倒入叶轮式混合器中之后，该聚乙烯醇树脂被预热，直到达到10℃至75℃之间的温度，因此叶轮式混合器的起始温度须在10℃与75℃之间。

在该初始受控热冲击之后，通过添加所述混合物的剩余组分(同时添加或所添加的组分处于相同的相)而使该处理过程继续，并且升高反应器的温度，直到在不小于10分钟的时间段内达到100与168℃之间的值。

如此得到的化合物或混合物被引入设置有用于强制排出气体的机构的双螺杆挤出机中，其中气体排量在10％与50％之间，大于非水溶性聚合物中的常规容量，鉴于处于其塑化相的聚乙烯醇产生的蒸汽体积超过常规非水溶性聚合物的蒸汽体积3与8％之间。

此刻应该考虑的另一方面是螺杆的几何形状必须具有进攻性剪切点和粉碎区，以便在化合物或混合物挤出过程中实现该化合物或混合物的均匀混合，沿着螺杆的刀片之间具有不同的距离和深度。螺杆设计所具有的这种特定几何学与熔融小球在机器中的停留时间密切相关。该停留时间是关键参数，原因在于如果该时间分别小于或大于每种材料的特点时间，则小球不会完全熔化或者它们会降解。

当化合物熔化时，挤出材料即被热剪切以制造小球，所述小球在其冷却阶段之后其挥发性组分的百分比小于10％。

附图说明

为了阐述以上所描述的内容，一组附图附于本说明书之后并构成其组成部分，其中本发明的仅为说明性和非限定性的实施方式以简化的示意方式描绘。

图1示意性和概括性地显示小球的制备方法。

具体实施方式

本发明的说明书附图以举例的方式描述了本发明所述方法的实施方式。

本发明包括制备聚乙烯醇基小球的方法，所述聚乙烯醇基小球适于通过成型法和吹塑制备水溶性制品；第一步骤中，具体地，在叶轮式混合器(4)中，80％的聚乙烯醇树脂(优选为粉末形式)(1)、15％的增塑剂—例如丙三醇(2)、5％的填料或添加剂——例如抗氧剂IRGANOX(3)来生产混合物，对该混合物进行热处理，首先在粉末形式的聚乙烯醇树脂(1)与叶轮式混合器(4)之间发生受控热冲击，将环境温度下的树脂倾倒入叶轮式混合器(4)中，所述叶轮式混合器(4)的容器的起始温度处于35℃，并将该树脂保持在其中，直到所述树脂也达到35℃。

当聚乙烯醇粉末已经达到35℃，在叶轮式混合器的容器中加入剩余组分(15％丙三醇和5％抗氧剂IRGANOX)使得该处理过程继续，叶轮式混合器(4)的温度然后被升高直至160℃，保持12分钟。其它组分可以被同相地或同时地加入叶轮式混合器中。

以这样的方法得到的混合物被加入到设置有用于强制排出气体的机构(6)的双螺杆挤出机(5)中，在双螺杆挤出机(5)中设有单气体排出管(7)。螺杆的几何形状具有进攻性剪切点和粉碎区，以便在处于熔融相的混合物的流动性程度到达11gr/10分钟之后，所挤出的材料被热剪切而产生小球(8)，其在冷却期之后的挥发性组分的量是0.68％。

Claims (4)

1.一种制备聚乙烯醇小球的方法，该聚乙烯醇小球的类型适于通过成型法和吹塑制造零件，其中第一步骤是在反应器中混合聚乙烯醇树脂（1）、至少一种增塑剂（2）和至少一种填料或添加剂（3），在第二步骤中，由上步骤得到的混合物在挤出机（5）中被挤出，其特征在于，具体地使用聚乙烯醇树脂（1）、至少一种增塑剂（2）和至少一种填料（3）在叶轮式混合器（4）中制造所述混合物，该混合物经历热处理，在该热处理过程中，最初地，在所述聚乙烯醇树脂（1）与所述叶轮式混合器（4）之间发生受控的热冲击，其中在所述聚乙烯醇树脂被倾倒入所述叶轮式混合器中之后，所述聚乙烯醇树脂则被预热，直至10℃与75℃之间的温度，因此所述叶轮式混合器的起始温度应当处于10℃和75℃之间，在该初始热冲击之后，通过添加所述混合物的剩余组分，继续所述处理过程，在不小于10分钟的时间段内升高反应器的温度，直到其达到100与168℃之间，以便随后在设置有用于强制排出气体的机构（6）的双螺杆挤出机（5）中引入如此得到的混合物，所述双螺杆挤出机的螺杆具有进攻性剪切点和粉碎区，以使处于熔融相的聚合物的流动性程度在10和30gr/10分钟之间，此时，所述混合物被挤出并立即被热剪切以产生小球（8），所得小球（8）随后被冷却。

2.根据前述权利要求所述的制备聚乙烯醇小球的方法，其特征在于，设于所述双螺杆挤出机（5）中的排气管（7）的气体排量在10%与50%之间，该排量大于具有相同流动性的非水溶性聚合物所建立的气体排量。

3.根据权利要求1或2所述的方法制得的聚乙烯醇小球，其特征在于，当其被熔化时，所述聚乙烯醇小球的流动性程度在10和30gr/10分钟之间。

4.根据权利要求3所述的小球，其特征在于，所述小球的挥发性组分的百分比小于10%。

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