一種改性聚乙烯醇薄膜及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種功能性薄膜材料及其制備方法，具體涉及一種改性聚乙烯醇薄膜及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著生活水平的不斷提高，人們對生活環(huán)境也提出了更高的要求，使用更環(huán)保、更安全、更健康的抗菌制品如包覆膜，全面杜絕人與人、人與物、物與物之間細菌的交叉感染，已經(jīng)成為了世界健康發(fā)展的主流。
[0003]聚乙烯醇(PVA)是一種非離子型水溶性的聚合物，透明度較高、質(zhì)地柔軟，具有優(yōu)異的微生物分解性能，能被分解成二氧化碳和水，不污染環(huán)境，同時又具有一些獨特的性能，如:氣體阻隔性、透明性、抗靜電性等，通過對其改性，增加其抗菌性能和力學強度，使之用于包覆膜材料具有其它高分子材料無法比擬的優(yōu)勢。但在實際研宄中發(fā)現(xiàn)其抗菌性能和力學性能很難兼具。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供一種機械強度高、抗菌性能好的改性聚乙烯醇薄膜及其制備方法。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是:
[0006]提供一種改性聚乙烯醇薄膜，它由以下方法制備得到:
[0007]I)制備改性載納米銀粒子:將鈉基蒙脫土加入硝酸銀水溶液中，所述鈉基蒙脫土的總的離子交換容量<硝酸銀水溶液中銀離子的摩爾量，超聲攪拌預處理，使Ag+與蒙脫土納米片層中的Na+進行充分交換，隨后加入還原劑和分散劑，常溫攪拌反應，后處理得到改性載納米銀粒子；
[0008]2)制備改性聚乙烯醇薄膜:將步驟I)制備的改性載納米銀粒子加入去離子水中，超聲分散均勻得到分散液，隨后加熱回流反應0.5-1.5h，然后降溫至80-90°C
分散液中改性載納米銀粒子與PVA質(zhì)量比為0.5-6%,充分攪拌使其溶解均勻，所得混合液通過流延法制備出改性聚乙烯醇薄膜。
[0009]按上述方案，步驟I)所述硝酸銀水溶液濃度為0.0125-0.05mol/L。
[0010]按上述方案，步驟I)所述還原劑為濃度為0.05-0.2mol/L的抗壞血酸水溶液，所述分散劑為聚乙烯吡咯烷酮，所述還原劑中抗壞血酸與所述硝酸銀水溶液中硝酸銀的摩爾比為0.5-1.5:1 ;所述分散劑與所述硝酸銀水溶液中硝酸銀的摩爾比為0.001-0.01:1。
[0011]按上述方案，步驟2)所述常溫攪拌反應時間為2_4h。
[0012]按上述方案，步驟2)所述分散液中改性載納米銀粒子質(zhì)量濃度為0.0005-0.006g/mL。
[0013]本發(fā)明改性聚乙烯醇薄膜的制備方法步驟如下:
[0014]I)制備改性載納米銀粒子:將鈉基蒙脫土加入硝酸銀水溶液中，所述鈉基蒙脫土的總的離子交換容量<硝酸銀水溶液中銀離子的摩爾量，超聲攪拌預處理，使Ag+與蒙脫土納米片層中的Na+進行充分交換，隨后加入還原劑和分散劑，常溫攪拌反應，后處理得到改性載納米銀粒子；
[0015]2)制備改性聚乙烯醇薄膜:將步驟I)制備的改性載納米銀粒子加入去離子水中，超聲分散均勻得到分散液，隨后加熱回流反應0.5-1.5h，然后降溫至80-90°C
分散液中改性載納米銀粒子與PVA質(zhì)量比為0.5-6%,充分攪拌使其溶解均勻，所得混合液通過流延法制備出改性聚乙烯醇薄膜。
[0016]按上述方案，步驟I)所述硝酸銀水溶液濃度為0.0125-0.05mol/L。
[0017]按上述方案，步驟I)所述還原劑為濃度為0.05-0.2mol/L的抗壞血酸水溶液，所述分散劑為聚乙烯吡咯烷酮，所述還原劑中抗壞血酸與所述硝酸銀水溶液中硝酸銀的摩爾比為0.5-1.5:1 ;所述分散劑與所述硝酸銀水溶液中硝酸銀的摩爾比為0.001-0.01:1。
[0018]按上述方案，步驟2)所述常溫攪拌反應時間為2_4h。
[0019]按上述方案，步驟2)所述分散液中改性載納米銀粒子質(zhì)量濃度為0.0005-0.006g/mL。
[0020]本發(fā)明的原理在于:蒙脫土是2比I型結(jié)構(gòu)的天然層狀硅酸鹽礦物，片層之間作用力較弱，在水中易吸水膨脹，層間距增大，甚至解離為單個片層。另一方面，PVA是多羥基水溶性聚合物，與親水性的蒙脫土具有很強的親和作用。因此，向充分水化的蒙脫土懸浮液中加入PVA并加熱使之溶解，在強力攪拌和超聲作用下，能使蒙脫土片層完全剝離分散于PVA基體中，形成剝離型的納米復合材料，或者使PVA分子進入蒙脫土層間，形成插層型的納米復合材料，改善所得膜材料的機械性能。
[0021]另外，由于蒙脫土礦物結(jié)構(gòu)中的異價類質(zhì)同象置換現(xiàn)象，蒙脫土片層之間存在吸附性可交換陽離子，這些陽離子處于水化狀態(tài)，AgNO3中的Ag+被交換或附著在蒙脫土表面，進而被還原成銀單質(zhì)，進而賦予所得膜材料殺菌性能。
[0022]本發(fā)明的有益效果在于:1、本發(fā)明方法以較簡單的工藝制備出改性聚乙烯醇薄膜，制備過程中不產(chǎn)生污染物，對環(huán)境無害；2、本發(fā)明制備的改性聚乙烯醇薄膜機械強度和抗菌性能良好，還具有高透光率、抗拉、柔軟等特性，可應用于食品包裝、生物傳感、納米器件等多個領(lǐng)域，具有廣泛的市場前景。
【附圖說明】
[0023]圖1為對比例I所制備的聚乙烯醇薄膜及實施例2-4所制備的改性聚乙烯醇薄膜的XRD圖ο
【具體實施方式】
[0024]為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述。
[0025]本發(fā)明實施例所用鈉基蒙脫土為吉林四平劉房子出產(chǎn)，最大離子交換容量(CEC)為120mmol/100g蒙脫土，粒徑為0.5-1.0 μ m ;所用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)為化學純，分子量 30000。
[0026]對比例I
[0027]在燒瓶中將50mL去離子水加熱回流，機械攪拌的同時加入5g聚乙烯醇(PVA)，待其完全溶解后加快攪拌速度，繼續(xù)反應3h，制得純聚乙烯醇溶液，通過流延法制備出聚乙烯醇薄膜，厚度約0.070mm。
[0028]經(jīng)測試，本對比例所制備的聚乙烯醇薄膜拉伸強度為38.26MPa，基本無殺菌性能。其XRD圖如圖1所示，聚乙烯醇有較好的結(jié)晶性。
[0029]實施例1
[0030]將25mL濃度為0.05mol/L的AgNO3溶液加入三口瓶中，室溫攪拌下加入Ig鈉基蒙脫土，超聲分散0.5h，再攪拌0.5h后加入0.05g的PVP，攪拌0.5h，然后緩慢滴加7.5mL濃度為0.lmol/L的抗壞血酸水溶液，常溫攪拌2h，離心、干燥得到改性載納米銀粒子。
[0031]先稱取0.025g的上述制備的改性載納米銀粒子，加入50mL去離子水中，超聲分散30min后倒入三口燒瓶中，隨后加熱至沸騰，并在強力機械挽拌下回流反應0.5h，隨后降溫至90°C，機械攪拌的同時加入5gPVA(分子量為1750±50)，待其完全溶解后繼續(xù)反應3h，所得混合液通過流延法制備出改性聚乙稀醇薄膜，厚度約0.070mm。
[0032]經(jīng)測試，本實施例所制備的改性聚乙烯醇薄膜拉伸強度為39.06MPa。
[0033]實施例2
[0034]將50mL濃度為0.025mol/L的AgNO3溶液加入三口瓶中，室溫攪拌下加入Ig鈉基蒙脫土，超聲分散0.5h，再攪拌0.5h后加入0.1g的PVP，攪拌0.5h，然后緩慢滴加7.5mL濃度為0.lmol/L的抗壞血酸水溶液，常溫攪拌3h，離心、干燥得到改性載納米銀粒子。
[0035]先稱取0.05g的上述制備的改性載納米銀粒子，加入50mL去離子水中，超聲分散30min后倒入三口燒瓶中，隨后加熱至沸騰，并在強力機械挽拌下回流反應lh，隨后降溫至90 0C，機械攪拌的同時加