CN110903414A

CN110903414A - 一种光学材料专用聚乙烯醇的洗涤方法

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Publication number: CN110903414A
Application number: CN201911046082.2A
Authority: CN
Inventors: 何志群; 吕惠霞; 余俊; 李永江; 李宇虹
Original assignee: Chongqing Vico Technology Co Ltd; China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Chongqing Chuanwei Chemical Co Ltd
Current assignee: Chongqing Vico Technology Co Ltd; China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Chongqing Chuanwei Chemical Co Ltd
Priority date: 2019-10-30
Filing date: 2019-10-30
Publication date: 2020-03-24

Abstract

本发明涉及光学材料加工领域，具体公开了一种光学材料专用聚乙烯醇的洗涤方法，包括如下步骤：步骤(1)：预升温，将二级脱盐水加入到反应釜中，搅拌并升温；步骤(2)：调节pH，向步骤(1)中的反应釜中加酸，调节体系pH值为酸性；步骤(3)：洗涤，向步骤(2)中的反应釜中加入聚乙烯醇，并对聚乙烯醇进行初次洗涤；步骤(4)：出料，洗涤完成后将聚乙烯醇从反应釜中排出并脱水，脱水后将聚乙烯醇送入料仓备用。本发明解决了现有的洗涤方法制备而成的PVA原料中由于醋酸钠含量过高而无法直接应用于光学材料领域的问题。

Description

一种光学材料专用聚乙烯醇的洗涤方法

技术领域

本发明涉及光学材料加工领域，具体涉及一种光学材料专用聚乙烯醇的洗涤方法。

背景技术

聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol，简称PVA)是少数几种人工合成的具有水溶性的高分子聚合物，具有良好的成纤性、粘结性、成膜性、透明性、乳化稳定性、分散稳定性、耐油性，耐酸碱性、化学反应性、生物降解性等，被广泛应用于纺织、造纸、建筑、化工、印刷、包装、医药、日化、农业、陶瓷、钢铁、电子、电解、电镀等行业。

在对聚乙烯醇进行初加工后，通常要对聚乙烯醇进行洗涤，以降低聚乙烯醇内的醋酸钠含量。目前，聚乙烯醇通常是通过如下方法来洗涤，在常温下在反应釜中加入二级脱盐水和聚乙烯醇进行搅拌洗涤，洗涤完成后抽滤掉液体，再次加入二级脱盐水进行洗涤1-2次，脱水后备用。但是上述方法制备而成的PVA原料中醋酸钠含量普遍偏高，约在3000ppm左右，而生产光学膜用PVA原料要求醋酸钠含量在1000ppm以下，因此，现有技术中生产的PVA原料很难满足在光学材料领域的应用要求，不能够直接用于光学材料领域，需要进行后期处理后才能够使原料满足要求，无形中提高了光学用PVA原料的生产成本。

发明内容

本发明意在提供一种光学材料专用聚乙烯醇的洗涤方法，以解决现有技术对聚乙烯醇的洗涤方法制备而成的PVA原料中由于醋酸钠含量过高而无法直接应用于光学材料领域的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种光学材料专用聚乙烯醇的洗涤方法，包括如下步骤：

步骤(1)：预升温，将二级脱盐水加入到反应釜中，搅拌并升温；

步骤(2)：调节pH，向步骤(1)中的反应釜中加酸，调节体系pH值为酸性；

步骤(3)：洗涤，向步骤(2)中的反应釜中加入聚乙烯醇，并对聚乙烯醇进行初次洗涤；

步骤(4)：出料，洗涤完成后将聚乙烯醇从反应釜中排出并脱水，脱水后将聚乙烯醇送入料仓备用。

本技术方案的原理及有益效果在于：本技术方案中，在对聚乙烯醇进行洗涤的过程中，预先将洗涤液-二级脱盐水加入到反应釜中进行预加热，温度升高后，加速了醋酸钠分子的运动，有利于洗涤过程中聚乙烯醇中的醋酸钠向水中扩散，能够在洗涤的前端设置利于降低聚乙烯醇中醋酸钠含量的洗涤条件；采用二级脱盐水对聚乙烯醇进行洗涤，能够有效除去聚乙烯醇中的小分子或低分子量及低醇解度的聚乙烯醇和盐等杂质，二级脱盐水电导率低，金属离子含量少，特别是钠离子含量少，用二级脱盐水能使去除醋酸钠效果更好。本技术方案在洗涤前，向反应釜中加入酸以实现对体系pH的调节，使得体系呈酸性，在聚乙烯醇洗涤过程中，能够加速聚乙烯醇中醋酸钠水解过程CH₃COO^-+H2O＝CH₃COOH+OH^-，在溶液中醋酸钠电离出醋酸根离子，醋酸根离子水解。加入盐酸，H+浓度增大，OH^-浓度必然减少，水解平衡正向移动。醋酸根离子浓度减小，水解程度增大，进而达到进一步减少聚乙烯醇中的醋酸钠含量的目的。相较于现有技术中向体系中添加能够与醋酸钠反应的物质来降低醋酸钠含量的方法来说，本技术方案没有引入其他的反应物质，在反应前端调节体系的酸碱度进而实现对醋酸根离子水解方向的控制，不仅达到了去除醋酸钠的目的，而且还避免了二次去除反应残留物的问题。本技术方案发明人通过仔细研究，跳脱出了现有技术中洗涤液与聚乙烯醇共混的常温洗涤方式，创造性的采用先对洗涤液进行升温并调节体系酸碱度，在洗涤前端营造了利于醋酸钠溶解去除的条件，显著降低了聚乙烯醇中醋酸钠的含量，解决了现有的洗涤方法制备而成的PVA原料中由于醋酸钠含量过高而无法满足在光学材料领域的应用要求的问题。

进一步，步骤(1)中，所述反应釜带有夹套加热装置。

本技术方案中，通过使用自带夹套加热装置的反应釜，能够方便对反应釜内进行加热处理。

进一步，步骤(1)中，所述反应釜内升温至30～50℃。

将反应釜中的温度升至30～50℃，更有利于聚乙烯醇系聚合物中的醋酸钠向水中扩散，温度过低不利于醋酸钠向水中扩散，温度高于50℃时PVA会开始溶解。

进一步，步骤(2)中，所加的酸为盐酸、硝酸、硫酸、磷酸、氢溴酸、氢碘酸中的一种或几种，调节体系pH值为3～6。

盐酸、硝酸、硫酸、磷酸、氢溴酸、氢碘酸便宜易得，能够保证充足的原料供应，将体系的pH值调节至3～6更有利于醋酸钠的水解。

进一步，步骤(3)中，聚乙烯醇的加入量为二级脱盐水质量的2％～20％。

二级脱盐水加的太少洗涤效果不佳，加的太多水洗成本增加，综合考虑确定为2～20％。

进一步，步骤(3)中，聚乙烯醇的洗涤方式为搅拌洗涤。

搅拌洗涤能够增加聚乙烯醇与二级脱盐水的有效接触，进而加速聚乙烯醇内醋酸钠的水解，达到进一步降低聚乙烯醇中醋酸钠含量的目的。

进一步，步骤(3)中，聚乙烯醇的洗涤时间为30～150min。

PVA在水中开始是慢慢溶胀的，然后醋酸钠再慢慢扩散出来，水洗时间过短，PVA溶胀不充分，洗涤效果不佳；而洗涤到后期再增加洗涤的时间对洗涤的效果影响不大，反而会降低了水洗的效率。

进一步，步骤(3)中，在初次洗涤后滤掉液体后，再次加入二级脱盐水洗涤2～5次。

单次洗涤，聚乙烯醇中的小分子物质以及其他杂质无法彻底清除，洗涤2～5次，聚乙烯醇中的小分子物质以及其他杂质清除得较为彻底，洗涤次数多于5次，洗涤的效果增加不明显，综合考虑各种因素，将聚乙烯醇的洗涤次数控制在2～5次较为合理。

进一步，步骤(4)中，在将脱水后的聚乙烯醇送入料仓的过程中在惰性气体氛围条件下进行。

在将脱水后的聚乙烯醇传送到料仓的过程中，惰性气体起到保护和隔离的作用，能避免聚乙烯醇物料与氧气以及其他杂质接触，保证管道输送时聚乙烯醇物料的洁净，不被污染。

进一步，惰性气体为氮气。

氮气中两个氮原子形成键能非常大的氮氮三键，所以氮气的化学性质很稳定，不易与其他物质发生反应；此外氮气在大气中分布广泛，且氮气本身无毒无害，不会直接对人体产生伤害。

具体实施方式

实施例1～实施例11为本发明的实施例，对比例1～对比例10为本发明的对比例，其中洗涤pH表示为加酸调节后的体系的pH，重复洗涤次数为初次洗涤滤掉液体后再次进行洗涤的次数，氮气环境是指在将脱水后的聚乙烯醇送入料仓的过程中，是否是在氮气氛围下进行的，“√”表示是在氮气氛围下进行的，“×”表示不是在氮气氛围下进行的，各实施例与对比例中各原料的添加量及操作条件如表1所示。

表1

以实施例2为例详细阐述本发明光学材料专用聚乙烯醇的洗涤方法，包括如下步骤：

步骤(1)：预升温，向带有夹套加热的5M³的反应釜中加入3吨二级脱盐水，启动搅拌并升温至40℃；

步骤(2)：调节pH，向步骤(1)中的反应釜中加入浓度33％的盐酸，调节pH值至3；

步骤(3)：洗涤，向反应釜中加入150kg聚乙烯醇，对聚乙烯醇进行搅拌洗涤，洗涤120min后，抽滤掉液体，再次加入二级脱盐水进行洗涤，重复洗涤2次；

步骤(4)：出料，洗涤完成后，打开反应釜的放料底阀将物料排出，然后对得到的聚乙烯醇进行脱水；脱水后将得到的聚乙烯醇直接送入料仓备用，聚乙烯醇从反应釜的放料底阀到料仓的过程在氮气氛围中完成。

按照上述各实施例及对比例对聚乙烯醇进行洗涤，对洗涤后的聚乙烯醇中的醋酸钠的含量采用PNa计进行测定，并对制备而成的PVA膜的性能进行测定，结果如表2所示。

表2

由表2可知，本发明实施例1～实施例11制备而成的PVA膜经综合测定后，光学性能均良好，而对比例1、5、8制备而成的PVA膜光学性能较差，而对比例6与对比例7制备而成的PVA膜光学性能差，主要是其拉伸强度与拉伸倍数均较低。本技术方案中，拉伸强度与拉伸倍数与洗涤温度以及洗涤的次数有关，洗涤温度增加，能够提高制备而成的PVA膜的拉伸强度以及拉伸倍数；洗涤次数增加也能够提高制备而成的PVA膜的拉伸强度以及拉伸倍数，当洗涤次数多于5次时，洗涤的效果增加不明显，且对PVA膜的性能影响不大，综合考虑经济投入等因素，将聚乙烯醇的洗涤次数控制在2～5次较为合理。

本技术方案发明人通过仔细研究，跳脱出了现有技术中洗涤液与聚乙烯醇共混的常温洗涤方式，创造性的采用先对洗涤液进行升温并调节体系酸碱度，在洗涤前端营造了利于醋酸钠溶解去除的条件，显著降低了聚乙烯醇中醋酸钠的含量，解决了现有的洗涤方法制备而成的PVA原料中由于醋酸钠含量过高而无法满足在光学材料领域的应用要求的问题。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims

1.一种光学材料专用聚乙烯醇的洗涤方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种光学材料专用聚乙烯醇的洗涤方法，其特征在于：步骤(1)中，所述反应釜带有夹套加热装置。

3.根据权利要求2所述的一种光学材料专用聚乙烯醇的洗涤方法，其特征在于：步骤(1)中，所述反应釜内升温至30～50℃。

4.根据权利要求3所述的一种光学材料专用聚乙烯醇的洗涤方法，其特征在于：步骤(2)中，所加的酸为盐酸、硝酸、硫酸、磷酸、氢溴酸、氢碘酸中的一种或几种，调节体系pH值为3～6。

5.根据权利要求4所述的一种光学材料专用聚乙烯醇的洗涤方法，其特征在于：步骤(3)中，聚乙烯醇的加入量为二级脱盐水质量的2％～20％。

6.根据权利要求5所述的一种光学材料专用聚乙烯醇的洗涤方法，其特征在于：步骤(3)中，聚乙烯醇的洗涤方式为搅拌洗涤。

7.根据权利要求6所述的一种光学材料专用聚乙烯醇的洗涤方法，其特征在于：步骤(3)中，聚乙烯醇的洗涤时间为30～150min。

8.根据权利要求7所述的一种光学材料专用聚乙烯醇的洗涤方法，其特征在于：步骤(3)中，在初次洗涤后滤掉液体后，再次加入二级脱盐水洗涤2～5次。

9.根据权利要求8所述的一种光学材料专用聚乙烯醇的洗涤方法，其特征在于：步骤(4)中，在将脱水后的聚乙烯醇送入料仓的过程中在惰性气体氛围条件下进行。

10.根据权利要求9所述的一种光学材料专用聚乙烯醇的洗涤方法，其特征在于：所述惰性气体为氮气。