[发明专利]一种耐水解PVA聚合物的制备方法及其应用

说明书

本发明涉及一种耐水解PVA聚合物的制备方法及其应用，以十二烷基乙烯基醚、甲酸乙烯酯和乙酸乙烯酯为单体，共聚制备PVA预聚物，再将PVA预聚物醇解制备耐水解PVA聚合物；制得的耐水解PVA聚合物的含水率为0.5～1.5wt％；将制得的耐水解PVA聚合物应用于制备耐水解PVA纤维，首先将耐水解PVA聚合物加入至含有DMF和水的溶解釜中，分阶段升温至溶胀，再向溶解釜中通入CO₂气体形成一定的压力，至耐水解PVA聚合物完全溶解，在一定时间内排出CO₂气体，得到含固量为28～32wt％的高含固量纺丝液，然后将高含固量纺丝液经干湿法纺丝制得耐水解PVA纤维；耐水解PVA纤维的软化系数为0.85～0.95。本发明的方法制得了耐水解性能好的PVA聚合物，由PVA聚合物制得了耐水解效果好的PVA纤维。

技术领域

本发明属于聚乙烯醇聚合物技术领域，涉及一种耐水解PVA聚合物的制备方法及其应用。

背景技术

聚乙烯醇(PVA)聚合物由C、H、O三种元素组成，主链由C-C键连接而成，侧基为羟基(-OH)的柔性链聚合物，由于-OH体积较小、极性大，容易形成分子间或分子内氢键，使得聚乙烯醇树脂产品具有很好的粘结性与气密性。此外，PVA具有原料广泛、价格低廉、广泛应用于制备纤维。但是由于PVA的侧基-OH为亲水基团，属于水溶性高分子，也是可全部自然降解的合成材料，但是由于PVA结构中含有大量的亲水性基团(-OH)，在外部的干湿变化中，表现出对强烈的水亲合作用，导致耐水性差，这很大程度上限制了它的推广和应用。

目前大多数研究对市购的PVA聚合物进行改性，即在应用中不仅可以提高其力学性能，还能改善其耐水性能等应用性能，拓宽其功能也可促进其拓展市场。虽然对耐水解PVA聚合物的研究虽然已经取得一定进展，但是随着PVA聚合物领域的发展，对其功能性提出了更高的要求，如对PVA聚合物的耐久性(如耐水解性能)提出了更高的要求。

按照反应机理的不同，PVA的改性方法可以分为化学改性和物理改性两种。专利CN201110334528.9采用共混改性方法，通过十二烷基硫酸钠对PVA进行共混改性，虽然操作步骤简单，但是十二烷基硫酸钠和PVA之间不仅没有形成化学键，也不存在非共价键，无法将PVA聚合物中的-OH全部或部分掩蔽起来，导致改性PVA的耐水解效果并不持久。化学改性如化学交联，可在PVA的高分子链之间形成化学键交联的网络或者将PVA侧基上的亲水基团-OH部分转变为耐水基团，但是在对现有的PVA聚合物进行改性接枝耐水基团会增加操作难度，由于PVA聚合物遇水、常用溶剂下容易溶胀，温度过高或时间过久会产生凝胶，温度过低或时间过短会使得化学交联效果不理想。此外，与PVA聚合物形成化学键的交联剂的用量过多会影响PVA聚合物在应用中的强度，而用量过低改善PVA聚合物的耐水解性能不明显。

因此在保证PVA聚合物在后续应用中的力学性能的基础上，提高PVA聚合物及由其制得的PVA纤维的耐水解性成为目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的上述问题，提供一种耐水解PVA聚合物的制备方法及其应用。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种耐水解PVA聚合物的制备方法，以十二烷基乙烯基醚(DVE)、甲酸乙烯酯(VFA)和乙酸乙烯酯(VAE)为单体，共聚制备PVA预聚物，再将PVA预聚物醇解制备耐水解PVA聚合物；

所述耐水解PVA聚合物的含水率为0.5～1.5wt％。含水率可以用来表征PVA聚合物的耐水解性能，含水率越高，耐水解性能越差，含水率＝(泡水30d后PVA的质量-原来的质量)/原来的质量。

作为优选的技术方案：

如上所述的一种耐水解PVA聚合物的制备方法，十二烷基乙烯基醚、甲酸乙烯酯和乙酸乙烯酯的摩尔比为3～5:2～3:2～4。理论上三者之间的摩尔比为1:1:1，但是由于副反应的存在，为了增加聚乙烯醇/十二烷基的产量比，因此将三者的比例关系设置在该范围。