一种耐水性聚乙烯醇薄膜的生产工艺及其得到的聚乙烯醇薄膜的应用

文档序号:8937037阅读:706来源:国知局
一种耐水性聚乙烯醇薄膜的生产工艺及其得到的聚乙烯醇薄膜的应用
【专利说明】一种耐水性聚乙烯醇薄膜的生产工艺及其得到的聚乙烯醇薄膜的应用
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及塑料薄膜技术领域,具体地说是一种作为防护服使用的具有耐水性的可水溶聚乙烯醇薄膜的生产工艺及其得到的聚乙烯醇薄膜的应用。
【背景技术】
[0003]—次性防护产品,如医疗手术服、手术洞巾、隔离防护服、放射性固体微粒防护服等,其即用即弃的方式,给医护人员、患者、核工业工作人员提供了便利,大大降低了相关人员在治疗和工作过程中发生交叉感染、被有害物质污染的风险,使术后感染率下降,大大提高了人们健康水平,减少了抗生素的使用。为了改善一次性防护服的隔离病原体或有害物质的能力,防护服普遍采用复合面料,其中最可靠、性能最好的当属与薄膜复合的材料。现有的薄膜与非织造布复合材料,具有极其优越的对有害物质阻隔性能,且透气轻薄,穿着舒适,在医疗、特种防护、防化领域具有广泛的应用。
[0004]然而,不断产生的一次性防护产品废弃物,给处理工作带来了巨大的挑战。如一次性使用医疗废弃物可能包含有致病病原体,在收集、包装、运输和处理过程中,存在泄漏和扩散风险;而且,一次性医疗废弃物往往品种混杂,处理前的分拣工作危险性大,工作量繁复;更重要的是,一次性医疗废弃物大多都是难以降解的高分子材料制造,即使长时期也无法通过自然降解进行销毁。
[0005]现有的一次性医疗废弃物处理方法,均采用消毒后焚烧的方式销毁。这个方法不但消耗大量的能源,而且产生含有许多有毒有害气体的焚烧尾气,排放污染大气层,影响焚烧场地周围的居民身体健康。而对于核工业防护产品废弃物来说,防护产品在使用过程中,有可能沾染放射性尘埃,这些被污染物不适合进行焚烧处理,只能压缩密封填埋,不仅费用高昂,而且放射性污染物在其后几十甚至上百年里,都存在着危害地下水资源、甚至在可能发生的自然灾害或地质灾害中形成新的放射性污染源的风险。
[0006]CN104292573A公开了一种环保型生物降解材料的制造方法。该发明采用聚乳酸材料,在废弃后可以通过堆肥、填埋,利用土壤里的细菌降解,无污染。但是,作为医疗废弃物,以聚乳酸制造的生物降解一次性材料,仍然存在消毒困难、需要填埋等复杂处理过程,而且生物降解时间也比较长,成本高难以适用于一次性制品;尤其是,这种材料的降解方法对密封填埋的核工业防护服废弃物来说,是无效的。
[0007]CN103280250A公开了一种以生物降解的聚乙烯醇材料制作的防护产品以及它的废弃物处理方法。该防护服用于核电站,使用废弃后能够溶解于热水,并通过过滤除去可能污染的放射性尘埃,溶液排放到土壤里后,由土壤细菌降解。由此方法,开发具有水溶性防护产品,以满足此防护产品废弃物处理工艺成为当务之急。然而,该处理方法产生的废水,在城市里无法排放处理,受到许多国家的环保法规限制。
[0008]CN102307727A和CN103252951A公开了一种多层复合的防护材料,它是由聚乙烯醇非织造布和聚乙烯醇薄膜复合而成,作为实现有害物质阻隔作用的聚乙烯醇薄膜,不但具有良好的透湿性,轻薄舒适的穿着性能,更具有在常温水下的水不溶解特性,且在高温水中完全快速的水溶解特征,能够满足CN103280250A公开的废弃物处理方法。但是此专利没有涉及所述水溶性聚乙烯醇薄膜的生产方法。
[0009]CN1973974A和CN101367953A公开了一种水溶性聚乙烯醇薄膜的生产方法,该方法以水为溶剂,在反应釜中配制其水溶液,并采用涂布法制造水溶性聚乙烯醇薄膜。由于该法可以在配方中采用99%醇解度聚乙烯醇树脂,尽可能少加甚至不添加增塑剂,不破坏聚乙烯醇的结晶性能,薄膜适当热处理后,可以得到比较高的结晶度,所生产的薄膜具有良好的常温水不溶解性和高温水快速溶解性,能够满足CN103280250A公开的废弃物处理方法。但是,由于所述的方法配制的水溶液受限于粘度,其浓度不可能太高,在生产实践中最高不能超过20%。在此浓度不高的水溶液中,存在大量的水,在后期烘干中需要大量的能源,使得其生产成本中,能源成本较高,不适合作为一次性防护产品推广所需的低成本特点。
[0010]为实现高度结晶的、熔融温度与分解温度接近的聚乙烯醇的熔融挤出工艺,以降低水溶液流涎法带来的能源消耗高的弊端,CN102391598B公开了一种聚乙烯醇树脂与大量增塑剂进行一次造粒、与稳定剂和改性剂二次熔融的流涎薄膜生产工艺。由于在配方中添加了大量的多元醇增塑剂,使得聚乙烯醇分子间距离加大,羟基间不易形成氢键,结晶度降低,使得聚乙烯醇配合物熔融温度下降,得到了一定的加工窗口。然而,也正是由于添加了增塑剂,限制了羟基间氢键产生,结晶度下降后,造成了其耐水性能下降,在常温下遇水变得易于溶解,湿强度下降,使其制成的薄膜用于防护产品复合中时,失去了应有的阻隔性會K。
[0011]CN102241862A公开了一种具有一定耐水性的聚乙烯醇熔融挤出工艺,采用加入增塑剂的方法,降低了聚乙烯醇的熔融温度,并采用添加二醛、硼酸、多异氰酸酯等交联剂,对聚乙烯醇分子间实现交联反应,使之形成一定的网络结构,提高制品的耐水性。但是,在添加大量增塑剂,丧失了结晶性能后,仅依赖分子间交联度不高的交联,遇水依然容易溶胀,不能获得好的湿强度,并且交联后,聚乙烯醇的水溶解性能变坏,不能适合CN103280250A公开的废弃物处理方法。
[0012]CN101565513B公开了一种聚乙烯醇用热稳定剂及采用该热稳定剂的聚乙烯醇熔融挤出产品的方法。所述的热稳定剂包括自由基吸收剂、自由基稳定剂和活性物质吸收剂,其中所述自由基吸收剂包括主吸收剂和助吸收剂,主吸收剂包括烷基酚类化合物、亚烷基酚类化合物、烷基双酚类化合物、羟基苯基丙烯酸酯类化合物、氨基酚类化合物、硫代双酚类化合物或其组合;助吸收剂包括羟基酯类化合物、饱和酸酯类化合物、硫代酯类化合物、亚磷酯类化合物或其组合;所述自由基稳定剂包括Ca、Ba、Sn等金属形成的有机盐类、由Zn或Cd等形成的有机酯盐、二酮类化合物及有机金属盐类或其组合。所述活性物质吸收剂包括无机碱、无机盐、无机碱与无机盐的组合、无机碱和/或无机盐与多羟甲基化合物的组合、和上述物质或组合与纳米化合物的组合。以此方案进行聚乙烯醇熔融挤出制膜,其产品中将含有多种含氮、磷、硫和有机金属盐类化合物。这些化合物在防护产品废弃后,以CN103280250A公开的废弃物处理方法进行溶解处理后,较大颗粒的固体物质将堵塞滤网,造成运行成本上升;较小颗粒随溶液排放后,有可能会引起土壤污染;而且,当采用CN102754167A公开的废弃物处理方法进行热氧化和催化氧化处理该溶液时,金属盐在热氧化阶段形成金属氧化物,堵塞催化反应器,引起催化剂失效,而氮、磷、硫等形成氧化物后,因水喷淋无法吸收而排入大气,其氧化物污染大气环境;循环水反复吸收氮、磷、硫的氧化物后,形成浓度越来越高的强酸,将对设备产生严重的腐蚀。
[0013]CN101864132A公开了一种聚乙烯醇熔融挤出方案,采用部分小分子增塑剂和部分聚合物增塑剂混合增塑的方法,获得聚乙烯醇的熔融挤出。由于聚合物型增塑剂与聚乙烯醇的相容性不高,其增塑量不大,而小分子增塑剂中,水可以在加工过程中挥发,最终产品中,实际增塑剂量小于添加量,耐水性会有所改善。然而,正因为水的低沸点,会在140°C以上加工温度下大量蒸发气化,在挤出加工过程中制品内部容易出现气泡,影响薄膜外观和性能。
CNlOl580618B公开了一种制备聚乙烯醇薄膜的方法。该方法在配料中加入了大量的潜溶剂,辅助形成聚乙烯醇适当浓度的溶液供成型工艺使用,薄膜成型后,以热量将潜溶剂蒸发形成成品。这个方案中,潜溶剂的挥发需要采用150°C下对薄膜进行20-40分钟的烘烤,生产效率非常低下,而且挥发的潜溶剂为有机溶剂,进入大气污染空气,且部分种类的潜溶剂还有一定的毒性,无论是挥发到空气中还是残留到薄膜里,都会产生环境和安全问题;而且以这个方案生产的单位能耗成本也相当高。
[0014]CN1164251A提供了一种耐水性薄膜的制造方法,按照该方案,首先以增塑剂对聚乙烯醇
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