[发明专利]聚乙烯醇组合物、制造颗粒状附聚的聚乙烯醇颗粒的聚乙烯醇组合物的方法及其用途

说明书

本发明通常涉及具有较高的非晶聚乙烯醇聚合物含量的聚乙烯醇组合物、制造此类聚乙烯醇组合物的方法及其各种最终用途。

发明领域

本发明通常涉及具有较高的非晶聚乙烯醇聚合物含量的聚乙烯醇组合物、制造此类聚乙烯醇组合物的方法及其各种最终用途。

特别地，该聚乙烯醇组合物包含具有较高非晶含量的聚乙烯醇颗粒的颗粒状附聚物，其可通过“热”处理聚乙烯醇来制得，所述聚乙烯醇获自在用以控制非晶与结晶聚乙烯醇含量之间平衡的降低温度下的聚乙酸乙烯酯的淤浆醇解。根据本发明的聚乙烯醇组合物包含此类颗粒状聚乙烯醇附聚物，其具有淤浆醇解制得的聚乙烯醇的独特的形态与表面积性质，但是与常规经热处理的颗粒状聚乙烯醇附聚物相比具有不同的堆积密度、温水溶解度和溶胀体积。

根据本发明的聚乙烯醇组合物例如可用于粘合剂组合物、用于纸张涂层组合物、用作乳液稳定剂、用于纸浆和用于各种纤维最终用途。

发明背景

聚乙烯醇是众所周知的聚合物，并且通常可以许多形式商购用于多种最终用途。

聚乙烯醇不能容易地由乙烯醇直接制得。相反，在商业规模上通过以下方法生产聚乙烯醇：使乙酸乙烯酯(与可选的共聚单体)聚合以生成聚乙酸乙烯酯，在那之后使乙酸酯基团以不同程度水解成羟基基团。几种不同的水解方法是众所周知的，并可用于该目的。

本发明涉及通过乙酸乙烯酯的淤浆醇解生成的聚乙烯醇，其归因于在醇解期间维持的条件而产生具有独特形态的乙烯醇颗粒，如下文所讨论的。通过淤浆醇解法制得的各种聚乙烯醇(水解的聚乙酸乙烯酯)的性质和应用在一般意义上是已知的。

聚乙酸乙烯酯(聚乙烯醇的原材料)在商业上通过乙酸乙烯酯单体在聚合催化剂的存在下的自由基聚合来生产。通常用于乙酸乙烯酯的商业聚合的溶剂是甲醇。该聚合在10℃至80℃的温度范围内进行。已知该聚合范围的较低端(lower end)提供具有改善的性质的产品。乙酸乙烯酯向聚乙酸乙烯酯的转化率可在宽范围内改变。尽管已经发现20%至100%范围内的转化率是令人满意的，但是在商业上至少约30%的转化率是优选的。聚乙酸乙烯酯的聚合度由约400至约10000任意变化。

聚乙酸乙烯酯向聚乙烯醇的醇解通常在甲醇中在碱催化剂(例如氢氧化钠或甲醇钠)的存在下进行，例如在US2734048中公开的。醇解反应的主要产物是聚乙烯醇和乙酸甲酯。

聚乙酸乙烯酯的甲醇溶液的碱催化醇解通常在约55℃至约70℃之间的温度下进行。在该温度范围内，随着醇解反应进行，相继出现三种不同的相。以均匀的溶液开始，聚乙酸乙烯酯在甲醇中的溶解度随着越来越多数量的乙酸酯基团转化为羟基基团而降低。当醇解达到约40-50%时，聚合物部分沉淀。不溶性材料呈与甲醇溶剂化的聚合物分子的凝胶形式。随着溶解度通过进一步醇解而降低，凝胶变得更坚韧，并开始排斥缔合的溶剂分子。当醇解完成时，聚合物和溶剂互相不溶解。如果使该凝胶保持不受扰动，则醇解继续进行并且产物以大块的、难以处理的形式获得。但是，如果在约40%以上的醇解的该范围期间机械处理(搅拌)该凝胶，则聚合物将分解成不溶于醇的细碎固体。坍塌的凝胶捕获来自先前的醇解循环的微细颗粒并与其粘合在一起，产生具有独特形态的聚乙烯醇。与通过其它常规方法制成的颗粒(例如图2中所示)相比，所述独特的形态是例如图1中所示的由单个聚乙烯醇颗粒的附聚物构成的“爆米花”类型颗粒。

最终，制得的聚乙烯醇不溶于甲醇和乙酸甲酯溶剂体系，并且以浆料形式获得。

一旦达到所需的醇解(水解)度，用酸(例如乙酸)中和催化剂。水解度是指转化成羟基基团的乙酸酯基团的百分比。对于大多数市售聚乙烯醇而言，水解度为70%至约100%(最大值)不等。