[发明专利]聚乙烯醇海绵材料及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及海绵材料技术领域。更具体地说，本发明涉及一种聚乙烯醇海绵材料及其制造方法。

背景技术

聚乙烯醇(简称PVA)缩醛类高吸水材料由于具有优良的吸水功能和物理性能，如耐热、耐磨性能，因此在电子工业、日用清洁、医疗卫生、建筑材料等领域获得较为广泛的应用。聚乙烯醇海绵产品具有优良的化学稳定性，如耐酸耐碱性能；能够通过交联发泡的方法获得具有高吸水率和保水性能的多孔结构，同时具有吸水速率快，吸液倍率高，吸水后柔软细腻的特点。聚乙烯醇海绵本身不宜细菌生长，在一定程度上有抑菌作用，吸水后质地柔软，与传统纱布类、脱脂棉类、明胶类止血材料比较起来，其止血、膨胀及舒适性能等有明显优势，在医用材料领域备受关注，市场潜力巨大。

目前公开的聚乙烯醇海绵制备方法包括：成孔剂发泡法、发泡剂发泡法、机械打泡法。

成孔剂发泡法，在聚乙烯醇溶液中先加入成孔剂，再加入表面活性剂、甲醛、酸等，成孔剂起到支撑核心作用，聚乙烯醇在成孔剂周围缩醛化反应，而后随着成孔剂从体系中的移除得到发泡聚乙烯醇材料。采用成孔剂发泡时，亦需加入表面活性剂，以降低溶液的表面张力，促进成孔剂在各相之间的分散。成孔剂的种类和用量不同可制得不同孔径和孔数的泡沫塑料。淀粉是常用的成孔剂，如专利公开号为CN101508747及CN101508814的聚乙烯醇缩甲醛泡沫制备方法中，均以木薯淀粉、马铃薯淀粉、玉米淀粉等种类淀粉颗粒作为成孔剂物，在聚乙烯醇固化成型后再使用大量水将淀粉清洗掉。使用此种技术工艺生产的产品，淀粉较难完全清洗干净，残留的淀粉会滋生霉菌而导致产品变质，限制了产品应用范围。且此种技术工艺中，淀粉利用价值低，耗水量大，淀粉与酸催化剂不能回收利用，不利于节约资源与削减成本。

发泡剂发泡法，在聚乙烯醇水溶液中，加入表面活性剂、发泡剂、甲醛、酸类催化剂等，发泡剂与酸类催化剂发生反应后，产生大量气泡，均匀分散在树脂溶液中。随着树脂缩醛反应和交联反应的发生，得到聚乙烯醇海绵。大部分发泡剂采用碳酸盐或碳酸氢盐，如专利公开号为CN1557872和CN1095387中采用碳酸氢钠为发泡剂，但发泡所得产品海绵泡孔直径较大，而且很难控制均匀。因碳酸钠或碳酸氢钠等物质与无机强酸反应强烈而迅速，瞬间释放出大量气体，气体逃逸严重，故碳酸钠及碳酸氢钠添加量较大，同时也消耗掉较多的酸催化剂，此种方法在工业化生产中对工艺要求较高。

机械打泡法，在聚乙烯醇水溶液冷却到一定温度时，加入表面活性剂、甲醛、酸类催化剂等，利用高速搅拌将空气带入到聚乙烯醇水溶液中，待体积达到相对稳定后，将混合料液倒入模具，固化成型。随着聚乙烯醇泡沫脱水、硬化，逐渐形成气体分散于聚乙烯醇缩甲醛固体中的泡沫。理论上机械打泡法使用试剂较少，在医用材料领域具有更大的市场潜力，但是机械打泡法对工艺要求较高，在放大过程中对发泡条件变化敏感，其规模化生产过程的产品质量稳定性富有挑战性。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少一个后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种较大孔径、开孔率高、且孔径均一的聚乙烯醇海绵材料，其具有良好的吸水性能和较大的吸水容量，同时具备良好的柔韧性。

本发明还有一个目的是提供了一种聚乙烯醇海绵材料的制备方法，该方法通过对发泡体系进行热处理，并有效结合机械发泡法、机械发泡方法和发泡剂发泡法、机械发泡法和成孔剂发泡法的发泡优势，可有效除去杂质，加强气孔膨胀、强化扩孔的过程，促进发泡材料的深化交联，从而制备出具有较大孔径，富含开孔结构的发泡材料，同时提高了聚乙烯醇海绵的吸水性能，且制备的聚乙烯醇海绵材料具有较高的应用价值。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，本发明提供了一种聚乙烯醇海绵材料，其通过由下面显示的[化学式1]表示的聚乙烯醇和由下面显示的[化学式2]表示的醛进行缩醛化而得到：

[化学式1]

其中，n≥1；

[化学式2]RCHO，其中，R为H或烃基，其特征在于，所述聚乙烯醇海绵材料具有三维开孔结构，平均泡沫直径大小为2～3mm，孔隙率为70～98％，以及缩醛度为50～85％。

优选的是，其中，所述聚乙烯醇海绵材料的平均泡沫直径大小为2.2mm，孔隙率为95％，以及缩醛度为80％。

一种制造所述的聚乙烯醇海绵材料的方法，包括：

步骤1、配制质量百分比浓度为5～20％的聚乙烯醇水溶液；