本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)、耐高溫、高阻隔復(fù)合膜，尤其涉及一種利用天然高分子為原料制備高性能低成本高阻隔復(fù)合膜的制備方法。
背景技術(shù)：
聚乙烯醇為一種可生物降解的合成高分子材料，能被分解成二氧化碳和水，不污染環(huán)境，同時(shí)又具有一些獨(dú)特的性能，如氣體阻隔性、透明性、抗靜電性、強(qiáng)韌性、耐有機(jī)溶劑性等，在包裝材料領(lǐng)域具有廣泛的用途。然而，在一些高阻隔領(lǐng)域，聚乙烯醇薄膜阻隔性能和力學(xué)性能不夠理想。因此，如何進(jìn)一步提高聚乙烯醇的阻隔性能成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種高強(qiáng)、耐高溫、高阻隔復(fù)合膜，進(jìn)一步提高聚乙烯醇膜阻隔性和力學(xué)性能，拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種高強(qiáng)、耐高溫、高阻隔復(fù)合膜，主要步驟為：
1)酸解：將淀粉加入到酸溶液中，升溫至30℃～40℃，攪拌4～8天；
2)水洗：用蒸餾水反復(fù)洗滌直至pH值為7.0，得到淀粉納米晶懸浮液；
3)將聚乙烯醇、水和增塑劑混合，升溫至80℃～90℃，攪拌均勻得聚乙烯醇溶液；
4)將淀粉納米晶懸浮液加入到聚乙烯醇溶液中，攪拌均勻，50℃下流延成膜。
其中：
高阻隔復(fù)合膜質(zhì)量百分含量為聚乙烯醇80％～99％，淀粉納米晶1％～20％；所述的增塑劑用量為聚乙烯醇質(zhì)量的1％～80％。
所述的淀粉納米晶聚乙烯醇高阻隔復(fù)合膜的制備方法中，步驟1中所用含淀粉原料來(lái)源于土豆、玉米、馬鈴薯淀粉中的一種或多種。
所述的淀粉納米晶聚乙烯醇高阻隔復(fù)合膜的制備方法中，步驟1中所用酸為3.16mol/L濃硫酸。
所述的淀粉納米晶聚乙烯醇高阻隔復(fù)合膜的制備方法中，步驟3中所用增塑劑是指含有-OH或-NH2等極性基團(tuán)的小分子化合物，具體可選為甘油、甲酰胺、乙酰胺、二乙醇胺、三乙醇胺、山梨醇、尿素、蔗糖、乙二醇、聚乙二醇中的一種或多種。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有如下優(yōu)點(diǎn)：
1)本發(fā)明利用淀粉納米晶上-OH極性基團(tuán)和PVA上-OH之間的高親和性和強(qiáng)氫鍵相互作用，制備出的高阻隔復(fù)合膜具有良好的強(qiáng)度和韌性。
2)本發(fā)明利用盤狀淀粉納米晶高的比表面積以及對(duì)氣體良好的阻隔性，增加氣體小分子通過(guò)薄膜時(shí)的路徑，進(jìn)一步提高聚乙烯醇膜的阻隔性能。
3)本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單、環(huán)保(所有材料均為綠色環(huán)保可降解材料，同時(shí)制備過(guò)程無(wú)有機(jī)溶劑，無(wú)毒副作用)，生產(chǎn)成本低廉，得到的終端產(chǎn)品可以大量在食品包裝、生物降解塑料制品等方面使用，具有廣闊的應(yīng)用前景，期望替代合成塑料，有效地節(jié)約石油資源，減輕環(huán)境污染。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案和應(yīng)用作進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。
實(shí)施例1
反應(yīng)容器中加入25g玉米淀粉和200ml3.16mol/L的濃硫酸，升溫至40℃，連續(xù)攪拌4天；用蒸餾水反復(fù)洗滌直至pH值為7.0，得濃度為2％的淀粉納米晶懸浮液。將5g聚乙烯醇、0.5g甘油和95g水以及27.8g淀粉納米晶懸浮液，100轉(zhuǎn)/min攪拌30min，攪拌均勻，50℃下流延成膜。
實(shí)施例2
反應(yīng)容器中加入25g玉米淀粉和200ml3.16mol/L的濃硫酸，升溫至40℃，連續(xù)攪拌5天；用蒸餾水反復(fù)洗滌直至pH值為7.0，得濃度為2％的淀粉納米晶懸浮液。將5g聚乙烯醇、0.5g甘油和95g水以及27.8g淀粉納米晶懸浮液，100轉(zhuǎn)/min攪拌30min，攪拌均勻，50℃下流延成膜。
實(shí)施例3
反應(yīng)容器中加入25g玉米淀粉和200ml3.16mol/L的濃硫酸，升溫至40℃，連續(xù)攪拌6天；用蒸餾水反復(fù)洗滌直至pH值為7.0，得濃度為2％的淀粉納米晶懸浮液。將5g聚乙烯醇、0.5g甘油和95g水以及27.8g淀粉納米晶懸浮液，100轉(zhuǎn)/min攪拌30min，攪拌均勻，50℃下流延成膜。
實(shí)施例4
反應(yīng)容器中加入25g玉米淀粉和200ml3.16mol/L的濃硫酸，升溫至40℃，連續(xù)攪拌7天；用蒸餾水反復(fù)洗滌直至pH值為7.0，得濃度為2％的淀粉納米晶懸浮液。將5g聚乙烯醇、0.5g甘油和95g水以及27.8g淀粉納米晶懸浮液，100轉(zhuǎn)/min攪拌30min，攪拌均勻，50℃下流延成膜。
實(shí)施例5
反應(yīng)容器中加入25g玉米淀粉和200ml3.16mol/L的濃硫酸，升溫至40℃，連續(xù)攪拌8天；用蒸餾水反復(fù)洗滌直至pH值為7.0，得濃度為2％的淀粉納米晶懸浮液。將5g聚乙烯醇、0.5g甘油和95g水以及27.8g淀粉納米晶懸浮液，100轉(zhuǎn)/min攪拌30min，攪拌均勻，50℃下流延成膜。
實(shí)施例6
反應(yīng)容器中加入25g玉米淀粉和200ml3.16mol/L的濃硫酸，升溫至40℃，連續(xù)攪拌6天；用蒸餾水反復(fù)洗滌直至pH值為7.0，得濃度為2％的淀粉納米晶懸浮液。將5g聚乙烯醇、0.5g甘油和95g水以及13.2g淀粉納米晶懸浮液，100轉(zhuǎn)/min攪拌30min，攪拌均勻，50℃ 下流延成膜。
實(shí)施例7
反應(yīng)容器中加入25g玉米淀粉和200ml3.16mol/L的濃硫酸，升溫至40℃，連續(xù)攪拌6天；用蒸餾水反復(fù)洗滌直至pH值為7.0，得濃度為2％的淀粉納米晶懸浮液。將5g聚乙烯醇、0.5g甘油和95g水以及44.1g淀粉納米晶懸浮液，100轉(zhuǎn)/min攪拌30min，攪拌均勻，50℃下流延成膜。
實(shí)施例8
反應(yīng)容器中加入25g玉米淀粉和200ml3.16mol/L的濃硫酸，升溫至40℃，連續(xù)攪拌6天；用蒸餾水反復(fù)洗滌直至pH值為7.0，得濃度為2％的淀粉納米晶懸浮液。將5g聚乙烯醇、0.5g甘油和95g水以及62.5g淀粉納米晶懸浮液，100轉(zhuǎn)/min攪拌30min，攪拌均勻，50℃下流延成膜。
對(duì)比例
將5g聚乙烯醇、0.5g甘油和95g水，100轉(zhuǎn)/min攪拌30min，攪拌均勻，50℃下流延成膜。
如表1所示，加入酸解時(shí)間不同的淀粉納米晶(實(shí)施例1-5)，復(fù)合膜的透氣性能與純聚乙烯醇膜(對(duì)比例)相比有很大的提高，顯示出優(yōu)異的氧氣阻隔性能。
當(dāng)加入酸解時(shí)間為6天的淀粉納米晶懸浮液時(shí)，復(fù)合膜的力學(xué)性能和阻隔氧氣性能得到很大的提高(表2)，并且在淀粉納米晶含量為10％時(shí)達(dá)到最大值，說(shuō)明剛性、盤狀淀粉納米晶能耐大幅度提高基體的阻隔和力學(xué)性能。
各實(shí)施例和對(duì)比例的實(shí)驗(yàn)結(jié)果
表1：
表2：