聚乙烯醇极性泡沫材料的绿色制备机理研究

高性能、多功能、环保型极性泡沫塑料，是国民经济和高科技领域迫切需要的关键材料。聚乙烯醇（PVA）极性强、强度高、生物相容性好、在一定条件下可生物降解，可望制备高性能、多功能、环保型泡沫塑料。本项目拟针对PVA熔点与分解温度接近，传统溶液机械搅拌或化学发泡方法不利于发挥其性能优势的问题，提出以水为增塑剂兼物理发泡剂，通过熔融发泡，制备PVA泡沫材料的绿色发泡技术，深入研究其制备机理，包括水与PVA间氢键作用、水在PVA中的状态及与体系组分、温度、压力间的关系、对PVA热塑加工性能的影响，PVA的熔体强度，水在PVA熔体中汽化（发泡）的热力学（蒸发焓）、动力学（蒸发速率）及影响因素，建立泡孔结构与水含量、PVA熔体强度、温度场、压力场、冷却速率间的关系，为在加工中实现水的可控发泡，制备泡孔结构可控、孔径分布均匀的PVA极性泡沫材料提供理论指导，具有重要意义。

高性能、多功能、环保型极性泡沫塑料，是国民经济和高科技领域迫切需要的关键材料。聚乙烯醇（PVA）是一种多羟基强极性高分子，具良好离子交换、络合、螯合、物理吸附性，良好耐热性，优异力学性能，在一定条件下可生物降解，生物相容性好，可与多种有机、无机化合物及生物材料共混复合，可望制备高性能、多功能、环保型泡沫塑料。但PVA熔点与分解温度接近，难以热塑加工，其泡沫材料的制备多基于溶液法，如溶液机械搅拌或化学发泡方法，不利于发挥其性能优势，制备高性能和多功能的泡沫材料，迫切需要建立PVA 极性泡沫材料制备新技术新原理。. 本项目以建立一种简单、清洁的PVA极性泡沫材料绿色制备新技术新原理为目标，按计划认真开展研究工作，取得系统的、有特色的创新性研究成果，出色完成研究计划，全面达到预期目标。1、以价格低廉、无毒，无污染的水为增塑剂兼物理发泡剂，通过水与PVA间氢键作用，抑制PVA自身分子内和分子间氢键，降低PVA熔点，获得80℃以上热塑加工窗口，实现了改性PVA的熔融塑化；并利用水的降压汽化原理，实现了水在PVA 熔体中的发泡；2、深入研究了体系中水与PVA间相互作用，水状态及与水含量、温度场等的关系，阐述了水对PVA的增塑机理；3、系统研究了发泡体系中水汽化的热力学、动力学及影响因素，PVA 熔体的熔体强度及调控、对气泡形成和增长的影响，泡孔结构的调控及稳定，建立了水发泡与水状态间的关系，阐明了水在PVA熔体中的汽化（发泡）机理；4、通过调控发泡剂体系、水含量、温度场、压力场、成核剂种类及含量等，及采用不同分子量PVA共混和交联，调控PVA中水状态及其蒸发速率、PVA 熔体强度，实现了水的可控释放，泡孔的可控增长与固定，制备了泡孔结构可控、孔径分布均匀、模量可调的PVA极性泡沫材料。. 与PVA传统溶液机械发泡法或化学发泡法制备工艺相比，以水为增塑剂兼物理发泡剂，通过熔融发泡，制备PVA泡沫材料，是一种清洁、高效、简便、经济的PVA极性泡沫材料绿色制备技术，易于规模化生产，并可根据需要生产不同形状的泡沫制品，在外科敷料、药物释放、包装、储冷保鲜、废水处理、隔声降噪等领域有重要应用。相关研究成果发表学术期刊论文5篇（SCI 收录4篇，EI收录2篇），国际学术会议论文2篇（其中邀请报告1篇），获准授权中国发明专利1项。