聚乙烯醇海绵材料及其制造方法
【技术领域】
[0001] 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】
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 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。
[0005] 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。
[0006] 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】
[0007] 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。
[0008] 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。
[0009] 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。
[0010] 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：
[0011] [化学式1]
[0012]
[0013] 其中，n彡 1;
【主权项】
1. 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，η彡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%。
2. 如权利要求1所述的聚乙烯醇海绵材料，其特征在于，所述聚乙烯醇海绵材料的平 均泡沫直径大小为2. 2_，孔隙率为95 %，以及缩醛度为80 %。
3. -种制造如权利要求1或2所述的聚乙烯醇海绵材料的方法，其特征在于，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； 步骤2、对所述聚乙烯醇水溶液执行搅拌操作，或在所述聚乙烯醇水溶液中加入发泡剂 或成孔剂，以获得发泡溶液； 步骤3、向所述发泡溶液中加入醛作为交联剂，在催化剂的催化下发生交联反应，以获 得料浆，对料浆进行固化成型，成型后进行冲洗和干燥，以最终得到所述聚乙烯醇海绵材 料； 其中，在获得料浆的过程中、固化成型过程中、进行冲洗过程中以及干燥过程中的至少 其中之一的过程中，包括升温至90~150°C，并保温10~900s的过程或在1~3个大气压 下，升温至90~150°C，并保温10~900s的过程。
4. 如权利要求3所述的制造聚乙烯醇海绵材料的方法，其特征在于，固化成型过程中 升温至100~150°C、105~140°C或110~120°C;冲洗过程中升温至100~150°C、100~ 130°C或110~120°C ;干燥过程中升温至100~150°C、110~140°C或120~140°C。
5. 如权利要求3所述的制造聚乙烯醇海绵材料的方法，其特征在于，所述升温在固化 成型过程中，且所述固化成型过程包括： 将所述料浆灌入模具中，在1~2个大气压下，首先控制所述料浆的温度处于50~ 80°C，保温时间为30~40分钟，然后升温至90~150°C，保温时间为30~180s，再降温至 50~80°C，保温时间直到固化成型完成。
6. 如权利要求5所述的制造聚乙烯醇海绵材料的方法，其特征在于，在所述步骤2中， 还在所述聚乙烯醇水溶液中加入分散剂和乳化剂，且在加入发泡剂或成孔剂的情况下，所 述聚乙烯醇水溶液、发泡剂或成孔剂、分散剂、乳化剂的重量比为100/0. 01~0. 5/0~ 2. 5/0 ~10〇
7. 如权利要求6所述的制造聚乙稀醇海绵材料的方法，其特征在于，在所述步骤3中， 还在所述聚乙烯醇水溶液中加入泡沫稳定剂，且所述聚乙烯醇水溶液、催化剂、交联剂、泡 沫稳定剂的重量比为100/1~25/1~15/0~10。
8. 如权利要求3所述的制造聚乙烯醇海绵材料的方法，其特征在于，所述冲洗过程为 反复进行脱水和吸水，所述升温在冲洗过程中，且所述冲洗过程包括： 将固化成型得到的料浆进行第一次冲洗过程，所述第一次冲洗过程为先进行脱水再进 行吸水处理，将吸水后得到的料浆灌入模具中，在1~2个大气压下，将所述吸水后料浆迅 速升温至90~150°C，保温时间为300~600s，再降温至50~80°C;进行第二次冲洗过程， 将第一次冲洗后的料浆先进行脱水再进行吸水处理，重复所述第二次冲洗过程操作直至冲 洗过程完成。
9. 如权利要求3所述的制造聚乙烯醇海绵材料的方法，其特征在于，所述升温在干燥 过程中，且所述干燥过程包括： 将冲洗过程完成得到的料浆灌入模具中，在1~3个大气压下，迅速升温至90~ 150°C，保温时间为300~600s。
10. 如权利要求5所述的制造聚乙烯醇海绵材料的方法，其特征在于，将所述料浆灌入 模具中，在1. 〇~1. 5个大气压下，首先控制所述料浆的温度处于60~70°C，保温时间为 35分钟，然后升温至110~120°C，保温时间为60s，再降温至60~70°C，保温时间直到固 化成型完成。
【专利摘要】本发明公开了一种聚乙烯醇海绵材料，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％，本发明还公开了聚乙烯醇海绵材料的制造方法，包括：配制聚乙烯醇水溶液；对聚乙烯醇水溶液执行搅拌操作，或在聚乙烯醇水溶液中加入发泡剂或成孔剂，以获得发泡溶液；向发泡溶液中加入醛作为交联剂，以获得料浆，对料浆进行固化成型，成型后冲洗和干燥，以得到聚乙烯醇海绵材料；其中，在获得料浆、固化成型、进行冲洗以及干燥的至少其中之一的过程中，包括升温至90～150℃并保温10～900s的过程。通过对发泡体系进行热处理，制备出孔径较大、开孔率高、吸水性能好、吸水容量高、具备较高应用价值的聚乙烯醇海绵材料。
【IPC分类】C08J9-26, C08L29-14, C08J9-28, C08F8-28, C08F16-06, C08J9-30, C08J9-10, C08J9-08
【公开号】CN104830002
【申请号】CN201510169425
【发明人】徐禄贵
【申请人】徐禄贵
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年4月10日