CN108422721B - 一种pva复合塑料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种PVA复合塑料，属于高分子聚合物技术领域，包括第一层和第二层，第一层包括PVC层、PET层、POF层、TPU层、PE层、PS层、PC层、ABS层、PU层、PA层、TPE层、TPR层中的至少一种，第二层为PVA层，第一层和第二层通过共挤成型制得；第一层的厚度与第二层的厚度的比值为3‑8:2‑7；第二层的密度为1.2‑2.4g/cm3，第二层占第二层和第一层的总重量的20‑80%。本发明具有强度较高、柔韧性较好、对人体健康安全无危害的优点。
Description
技术领域
本发明涉及高分子聚合物技术领域，更具体地说，它涉及一种PVA复合塑料。
背景技术
聚乙烯醇(PVA)是一种高分子，性能介于塑料和橡胶之间，聚乙烯醇具有较佳的强接性、皮膜柔韧性、平滑性，耐油性、耐溶剂体保护性、气体阻绝性等，且聚乙烯醇卫生无毒，在一定条件下可生物降解，聚乙烯醇在纺织、食品、医药、建筑、木材加工、造纸、印刷、农业等行业有着广泛的应用。其中医用级别的聚乙烯醇，对人体安全无毒，无刺激，无致敏，无细胞毒性，具有较好的生物相容性，是制备医用器材的理想材料之一。
然而，由于PVA过于柔软，其强度以及柔韧性不佳，从而限制了其应用的范围。因此，一种强度较高、柔韧性较好的塑料具有较高的市场价值。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种PVA复合塑料，具有强度较高、柔韧性较好的优点。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种PVA复合塑料，包括第一层和第二层，所述第一层包括PVC层、PET层、POF层、TPU层、PE层、PS层、PC层、ABS层、PU层、PA层、TPE层、TPR层中的至少一种，所述第二层为PVA层，所述第一层和第二层通过共挤成型制得；所述第一层的厚度与第二层的厚度的比值为3-8∶2-7；所述第二层的密度为1.2-2.4g/cm3，所述第二层占第二层和第一层的总重量的20-80％。
通过上述技术方案，第一层和第二层通过共挤成型制得，且第二层为PVA层，无毒无害，对人体健康无不良影响，从而可使本申请中的PVA复合塑料应用于医用导管、奶瓶等。虽然，PVA层具有较好的柔性，但其强度不够高。第一层为PVC层、PET层、POF层、TPU层中的至少一种，而PVC层、PET层、POF层、TPU层、PE层、PS层、PC层、ABS层、PU层、PA层、TPE层、TPR层具有较好的强度。当第二层与第一层共挤成型后，且第二层的密度为1.2-2.4g/cm3，第二层占第二层和第一层的总重量的20-80％，调节了形成的PVA复合塑料的柔韧性和强度，且第一层与第二层的厚度比值为3-8∶2-7，更有利于使其同时具有较好的柔韧性和强度。此外，第一层中的PVC层、PET层、POF层、TPU层均具有较好的防腐功能，在使用时安全可靠，并且使用寿命较长。
一种PVA复合塑料，包括第一层和第二层，所述第一层包括PVC层、PET层、POF层、TPU层、PE层、PS层、PC层、ABS层、PU层、PA层、TPE层、TPR层中的至少一种，所述第二层为PVA组合物层，所述第一层和第二层通过共挤成型制得；所述第一层的厚度与第二层的厚度的比值为3-8∶2-7；所述第二层的密度为1.2-2.4g/cm3，所述第二层占第二层和第一层的总重量的20-80％；所述PVA组合物层由PVA组合物挤压成型获得，所述PVA组合物包括如下重量份数的组分：
PVA为60-90份；
戊二醛0.1-3份；
尿素4-10份；
甘油5-15份；
氯化钙2-10份；
酸0.1-2份；
所述酸为质量分数为10-98％的硫酸水溶液、脂肪族羧酸、焦磷酸、焦硫酸中的一种。
通过上述技术方案，PVA组合物中的PVA与戊二醛发生交联反应，形成三维网状结构，提高PVA组合物的强度、耐热性。酸性环境能促进戊二醛与PVA的交联反应，提高PVA组合物的分解温度，同时降低交联后的PVA组合物的熔融温度，提高PVA组合物的可加工性。尿素分散在PVA组合物内，减小PVA分子间的作用力，显著降低PVA组合物的熔点。甘油使PVA发生溶胀、稀释，减小PVA分子间作用力，起到降低PVA组合物熔融温度的作用；氯化钙也起到降低PVA组合物熔融温度的作用。
进一步优选为：所述PVA组合物的制备方法包括如下步骤：
步骤一，按重量份数取PVA、酸混合，再加入尿素、甘油、氯化钙加热，加热温度为140-220℃，以使PVA熔融，得到酸性PVA初混料，并在140-220℃的温度下造粒，获得粒料；
步骤二，在140-220℃下，使步骤一中造粒获得的粒料与戊二醛均匀混合，得到PVA组合物中间材料；
步骤三，将步骤二中获得的PVA组合物中间材料置于浓度为5-10wt％的氢氧化钠溶液中浸泡24-48h；
步骤四，从氢氧化钠溶液中取出PVA组合物中间材料，用去离子水漂洗，干燥，获得PVA组合物。
通过上述技术方案，步骤一中，在酸性环境下，使PVA与尿素、甘油、氯化钙充分熔融混合均匀，有助于提高粒料中各组分的分布均匀性。而步骤二中，粒料与戊二醛充分发生交联反应，形成三维网状结构，提高PPVA组合物中间材料的分解温度，同时降低PVA组合物中间材料的熔融温度，提高PVA组合物中间材料的可加工性。在步骤三和步骤四中将PVA组合物中间材料在氢氧化钠溶液中充分浸泡并清洗后，有助于使最终获得的PVA组合物具有更好的颗粒的整体性、稳定性。
进一步优选为：所述PVA的分子量为25000-3000000Da，醇解度为50-99％。
通过上述技术方案，PVA的分子量越小，熔融温度也越低；PVA的醇解度越低，熔融温度也越低。分子量和醇解度分别处于上述范围内，有助于使本申请中的PVA组合物具有较低的熔融温度。
进一步优选为：所述PVA复合塑料为管材，所述第一层共挤成型并设置于第二层的外部。
通过上述技术方案，第二层为PVA层，环保无毒副作用，再加上第一层，使管材具有较好的抗压强度和抗拉强度，因此，该类管材可用于制成注射器、输液管、医用导管等，药液与PVA层直接接触，药液不易受到污染，使用更加放心和安全。而反观市场上采用PVC、硅胶、TPU材料直接制成的管材，药液与其直接接触时，其中的有害物质易对药液产生不同程度的污染，甚至危害到人体健康。
进一步优选为：所述PVA复合塑料为片材。
通过上述技术方案，第二层为PVA层，环保无毒副作用，再加上第一层，使片材具有较好的抗压强度和抗拉强度，因此，该类片材可制成输液袋、食品储存袋、饮料瓶等，与药液、食品等直接接触时，不易对药液、食品造成污染，提高使用的安全性。反观市场上采用PVC、硅胶、TPU材料直接制成的管材，药液与其直接接触时，其中的有害物质易对药液、食品等产生不同程度的污染，甚至危害到人体健康。
进一步优选为：所述第一层采用双料挤出机进行制备，所述双料挤出机的一区的温度为170-175℃，二区的温度为175-180℃，三区的温度为180-183℃，四区的温度为178-180℃；双料挤出机的主机的转速为15-18r/s，喂料转速为11-13r/s，挤出，获得第一层。
通过上述技术方案，PVC、PET、POF、TPU等材料经过双料挤出机处理后，获得的第一层质地均匀且致密性较好，使后期进行共挤成型形成PVA复合塑料具有更好的机械强度和柔韧性。
进一步优选为：所述PVA层通过PVA原料经过双料挤出机进行制备获得，所述PVA原料在制备之前经过干燥处理，所述干燥处理的温度为75-80℃，所述干燥处理的时间为4-5h。
通过上述技术方案，由于PVA原料具有较好的吸水性能，在采用双料挤出机制备之前，将其中的水分烘干，有助于使制备获得的PVA层保持较好的整体均匀性。且在上述温度和时间范围内进行干燥处理，可将PVA中的水分进行充分去除。
进一步优选为：经干燥处理后的所述PVA原料在双料挤出机中处理时，一区的温度为180-185℃，二区的温度为185-188℃，三区的温度为190-193℃，四区的温度为195-198℃，挤出，获得第PVA层。
通过上述技术方案，有助于使获得的PVA层具有较好的整体均匀性，同时保持较好的柔软效果。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1.PVA复合塑料采用PVA层与PVC层、PET层、POF层、TPU层中的至少一种通过共挤成型制成，使形成的PVA复合塑料同时具有较好的机械强度和柔韧性；
2.本申请中的PVA复合塑料可用来制造医用导管、输液管、输液袋、注射器、奶嘴、食品储存袋、饮料瓶等，直接与药液、食品接触部分不含有毒有害物质，安全环保；且背离药液、食品的部分质感较硬，便于提拿、放置。
附图说明
图1是实施例1中管状的PVA复合塑料的结构示意图，主要用于体现第一层和第二层的结构；
图2是实施例10中片材形的PVA复合塑料的结构示意图，主要用于体现第一层和第二层的结构。
图中，1、第一层；2、第二层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。
实施例1：一种PVA复合塑料，为管状，如图1所示，包括第一层1(外侧)和第二层2(内侧)，而第一层1为PVC层，第二层2为PVA层，通过共挤成型制得，PVA层的密度为1.2g/cm3，且PVC层包覆在PVA层的外部，其中，PVC层的厚度与PVA层的厚度之比为3∶7，PVA层占PVA层和PVC层的总重量的80％。
其中，PVC层在制备过程中，双料挤出机的一区的温度为170℃，二区的温度为175℃，三区的温度为180℃，四区的温度为180℃；双料挤出机的主机的转速为15r/s，喂料转速为11r/s，挤出，获得PVC层。PVA层通过PVA原料经过双料挤出机进行制备获得，所述PVA原料在制备之前经过干燥处理，所述干燥处理的温度为80℃，所述干燥处理的时间为4h。PVA原料在双料挤出机中处理时，一区的温度为180℃，二区的温度为185℃，三区的温度为190℃，四区的温度为195℃，挤出，获得第PVA层。
实施例2：一种PVA复合塑料，与实施例1的区别在于，PVA层的密度为1.8g/cm3。
实施例3：一种PVA复合塑料，与实施例1的区别在于，PVA层的密度为2.4g/cm3，PVC层的厚度与PVA层的厚度之比为5∶5。
其中，PVC层在制备过程中，双料挤出机的一区的温度为175℃，二区的温度为180℃，三区的温度为183℃，四区的温度为178℃；双料挤出机的主机的转速为18r/s，喂料转速为13r/s，挤出，获得PVC层。PVA层通过PVA原料经过双料挤出机进行制备获得，所述PVA原料在制备之前经过干燥处理，所述干燥处理的温度为75℃，所述干燥处理的时间为5h。PVA原料在双料挤出机中处理时，一区的温度为185℃，二区的温度为188℃，三区的温度为193℃，四区的温度为198℃，挤出，获得第PVA层。
实施例4：一种PVA复合塑料，与实施例1的区别在于，PVC层的厚度与PVA层的厚度之比为8∶2，PVA层占PVA层和PVC层的总重量的20％。
实施例5：一种PVA复合塑料，与实施例1的区别在于，PVA层的密度为2.0g/cm3，PVC层的厚度与PVA层的厚度之比为4∶6，PVA层占PVA层和PVC层的总重量的70％。
实施例6：一种PVA复合塑料，与实施例1的区别在于，PVA层的密度为1.5g/cm3，PVC层的厚度与PVA层的厚度之比为6∶4，PVA层占PVA层和PVC层的总重量的40％。
实施例7：一种PVA复合塑料，与实施例1的区别在于，用PET层代替PVC层。
实施例8：一种PVA复合塑料，与实施例1的区别在于，用POF层代替PVC层。
实施例9：一种PVA复合塑料，与实施例1的区别在于，用TPU层代替PVC层。
实施例10：一种PVA复合塑料，与实施例1的区别在于，为片状，其横截面如图2所示。
实施例11-16：一种PVA复合塑料，与实施例1的区别在于，采用PVA组合物层代替PVA层，PVA组合物层通过PVA组合物经双头挤出机挤出成型制得，其中，PVA组合物中包括的组分及其相应的重量份数如表1所示，其中，酸采用了浓度为98％的硫酸水溶液。且PVA组合物通过如下步骤制备获得：
步骤一，按重量份数取PVA、酸混合，再加入尿素、甘油、氯化钙加热，加热温度为140℃，以使PVA熔融，得到酸性PVA初混料，并在140℃的温度下造粒，获得粒料；
步骤二，在140℃下，使步骤一中造粒获得的粒料与戊二醛均匀混合，得到PVA组合物中间材料；
步骤三，将步骤二中获得的PVA组合物中间材料置于浓度为5wt％的氢氧化钠溶液中浸泡48h；步骤四，从氢氧化钠溶液中取出PVA组合物中间材料，用去离子水漂洗，干燥，获得PVA组合物。
其中，PVA的分子量为25000-300000Da，醇解度为50-99％。
表1实施例11-16中PVA组合物中包括的组分及其相应的重量(kg)
实施例17：一种PVA复合塑料，与实施例11的区别在于，步骤一中，加热温度为180℃，以使PVA熔融，得到酸性PVA初混料，并在220℃的温度下造粒，获得粒料。
实施例18：一种PVA复合塑料，与实施例11的区别在于，步骤一中，加热温度为220℃，以使PVA熔融，得到酸性PVA初混料，并在220℃的温度下造粒，获得粒料。
实施例19：一种PVA复合塑料，与实施例11的区别在于，步骤二中，在220℃下，使粒料与戊二醛均匀混合，得到PVA组合物中间材料。
实施例20：一种PVA复合塑料，与实施例11的区别在于，步骤三中，将PVA组合物中间材料置于浓度为8wt％的氢氧化钠溶液中浸泡35h。
实施例21：一种PVA复合塑料，与实施例11的区别在于，步骤三中，将PVA组合物中间材料置于浓度为10wt％的氢氧化钠溶液中浸泡24h。
对比例1：一种复合塑料，与实施例1的区别在于，采用等量的PVC层代替PVA层。
对比例2：一种PVA复合塑料，与实施例1的区别在于，PVC层在内侧，PVA层在外侧。
表征试验
试验样品：选取实施例1-21中获得的PVA复合塑料作为试验样1-21，选取对比例1-2中获得的复合塑料、PVA复合塑料作为对照样1-2。
试验方法：对试验样1-21、对照样1-2进行断裂伸长率和邵氏硬度的检测。
试验结果：试验样1-21、对照样1-2中的各项指标如表2所示。
表2试验样1-21、对照样1-2中的各项指标
由表2可知，试验样1-21中的断裂伸长率、邵氏硬度分别大于对照样1中的断裂伸长率、邵氏硬度，试验样1-21中的溶血远小于对照样1中的溶血；虽然对照样2中的断裂伸长率、邵氏硬度分别与试验样1-21中的断裂伸长率、邵氏硬度相接近，但其溶血远高于试验样1-21中的溶血，说明试验样1-21的机械强度、韧性较好，且安全无危害，不易对人体造成伤害，而对照样1的机械强度、韧性较差，且对人体有害，对照样2中，PVC对溶血具有较大的影响。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种PVA复合塑料，其特征在于，包括第一层（1）和第二层（2），所述第一层（1）包括PVC层、PET层、POF层、TPU层、PE层、PS层、PC层、ABS层、PU层、PA层、TPR层中的至少一种，所述第二层（2）为PVA组合物层，所述第一层（1）和第二层（2）通过共挤成型制得；所述第一层（1）的厚度与第二层（2）的厚度的比值为3-8:2-7；所述第二层（2）的密度为1.2-2.4g/cm3，所述第二层（2）占第二层（2）和第一层（1）的总重量的20-80%；所述PVA组合物层由PVA组合物挤压成型获得，所述PVA组合物包括如下重量份数的组分：
PVA为60-90份；
戊二醛0.1-3份；
尿素4-10份；
甘油5-15份；
氯化钙2-10份；
酸0.1-2份；
所述酸为质量分数为10-98%的硫酸水溶液、脂肪族羧酸、焦磷酸、焦硫酸中的一种；
所述PVA组合物的制备方法包括如下步骤：
步骤一，按重量份数取PVA、酸混合，再加入尿素、甘油、氯化钙加热，加热温度为140-220℃，以使PVA熔融，得到酸性PVA初混料，并在140-220℃的温度下造粒，获得粒料；
步骤二，在140-220℃下，使步骤一中造粒获得的粒料与戊二醛均匀混合，得到PVA组合物中间材料；
步骤三，将步骤二中获得的PVA组合物中间材料置于浓度为5-10wt%的氢氧化钠溶液中浸泡24-48h；
步骤四，从氢氧化钠溶液中取出PVA组合物中间材料，用去离子水漂洗，干燥，获得PVA组合物；
PVA复合塑料用于制造医用导管、输液管、输液袋、注射器、奶嘴、食品储存袋、饮料瓶。
2.根据权利要求1所述的一种PVA复合塑料，其特征在于，所述PVA的分子量为25000-3000000 Da，醇解度为50-99%。
3.根据权利要求1-2中任意所述的一种PVA复合塑料，其特征在于，所述PVA复合塑料为管材，所述第一层（1）共挤成型并设置于第二层（2）的外部。
4.根据权利要求1-2中任意所述的一种PVA复合塑料，其特征在于，所述PVA复合塑料为片材。
5.根据权利要求4所述的一种PVA复合塑料，其特征在于，所述第一层（1）采用双料挤出机进行制备，所述双料挤出机的一区的温度为170-175℃，二区的温度为175-180℃，三区的温度为180-183℃，四区的温度为178-180℃；双料挤出机的主机的转速为15-18r/s，喂料转速为11-13r/s，挤出，获得第一层（1）。
6.根据权利要求4所述的一种PVA复合塑料，其特征在于，所述PVA组合物层通过PVA组合物经过双料挤出机进行制备获得，所述PVA组合物在制备之前经过干燥处理，所述干燥处理的温度为75-80℃，所述干燥处理的时间为4-5h。
7.根据权利要求6所述的一种PVA复合塑料，其特征在于，经干燥处理后的所述PVA组合物在双料挤出机中处理时，一区的温度为180-185℃，二区的温度为185-188℃，三区的温度为190-193℃，四区的温度为195-198℃，挤出，获得第PVA组合物层。
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