[發明專利]一種復配增塑劑增塑聚乙烯醇/納米晶纖維素復合膜的方法

有效

• 申請號: 201710082884.3
• 申請日: 2017-02-16
• 公開（公告）號: CN106832704B
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 白繪宇;梁真真;李章康;廖金龍;王瑋;張勝文;石剛;劉曉亞
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: C08L29/04
• 分類號: C08L29/04;C08L1/04;C08K5/053;C08K3/16
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一種復配增塑劑增塑聚乙烯醇/納米微晶纖維素PVA/CNC復合膜的方法，屬于高分子材料加工領域。本發明使用甘油、乙二醇、氯化鎂三組分復配增塑劑，通過復配增塑劑對PVA進行增塑改性，降低PVA加工溫度；同時向PVA中添加納米晶纖維素，利用CNC和PVA間存在的強氫鍵相互作用，以達到提高PVA的耐水性、強度、熱穩定的目的。最終制備得到的PVA/CNC復合膜，使PVA復合材料在生物可降解包裝材料領域的廣泛應用成為可能。

技術領域

本發明涉及一種復配增塑劑增塑聚乙烯醇/納米晶纖維素(PVA/CNC)復合膜的加工方法，特別是以甘油、乙二醇和氯化鎂復合制備的復配增塑劑，屬于高分子材料加工方法領域。

背景技術

水溶性聚乙烯醇(PVA)是由聚醋酸乙烯水解得到，結構式為-CH₂CH(OH)_n-是一種帶羥基的高分子聚合物。PVA分子主鏈為碳鏈，每一個重復單元上含有一個羥基，由于羥基尺寸小，極性強，容易形成氫鍵，其化學性質穩定，具有良好的熱穩定性、親水性和水溶性；同時它還具有成膜性好和粘接力強，耐油脂和耐溶劑性能好等優點，廣泛應用于涂料、膠粘劑、生物醫藥等。PVA分子鏈上含有大量羥基，使其分子內和分子間存在很強的氫鍵相互作用，強的氫鍵作用使PVA具有卓越的阻隔性能，在包裝材料領域具有獨特的優勢。然而羥基的大量存在，也導致了PVA難以熔融加工較差的缺點，因此需要使用增塑劑來對PVA進行增塑改性，使其滿足可以熔融加工的條件。

PVA中羥基與羥基間存在的強氫鍵作用，導致進行熔融加工時，PVA分子鏈難以發生移動，熔融溫度可以達到226℃，而PVA在溫度升高至160℃以上時就會發生部分降解，即在到達熔融溫度之前，PVA已經發生部分降解而變色，PVA間強的氫鍵作用是導致PVA難以采用熔融加工的主要原因。

目前，主要有添加增塑劑、控制PVA醇解度和聚合度、與其他高分子共混等方法對PVA進行增塑改性，其中添加增塑劑來對PVA進行改性，不僅可以起到良好的增塑效果，而且生產成本低廉，使用方便。復配增塑劑可以起到單種增塑劑所無法比擬的效果，通過熔融擠出得到的PVA/CNC復合膜能夠應用于多功能性農用膜、食品包裝、辦公等生活用品之中。

發明內容

本發明的目的：針對現有技術缺陷，本發明的目的是提供一種復配增塑劑增塑PVA/CNC復合膜的方法，通過使用復配增塑劑降低PVA的熔融加工溫度，降低生產成本；另外在PVA中，加入CNC對PVA進行力學強度的增強，以提高PVA材料的力學性能。

本發明的目的是通過下述技術方案實現：一種復配增塑劑增塑PVA/CNC復合膜的加工方法，包含下述步驟：

(1)復配增塑劑的制備：將甘油、乙二醇按一定質量比混合，混合均勻后添加氯化鎂，在40℃下攪拌使其溶解，得到三組分復配增塑劑；

(2)納米晶纖維素的制備：將98％的濃硫酸稀釋后，在酸性條件下，對纖維素進行酸解，得到糊狀纖維素漿液，將纖維素漿液進行離心、洗滌過濾后，進行冷凍干燥，得到納米晶纖維素粉末；

(3)PVA/CNC復合材料的制備：將復配增塑劑滴加至PVA中，再加入上述步驟(2)中得到的CNC粉末，攪拌均勻，后使用單螺桿擠出機，在160℃下共混擠出，得到PVA/CNC復合材料；

(4)PVA/CNC復合薄膜的制備：將步驟(3)中得到的PVA/CNC復合材料，在橡膠平板硫化機中壓制得到PVA/CNC復合薄膜，其中控制硫化機上下板壓為10MPa，溫度為160℃。

步驟(1)中所述復配增塑劑中，甘油、乙二醇、氯化鎂質量比為4:2:1，復配增塑劑總量相對PVA質量比例約為30％～70％。

步驟(3)中CNC添加量約為PVA和復配增塑劑質量之和的2％～10％。

步驟(3)中擠出條件為150℃～165℃。