一種淀粉改性聚乙烯醇高阻隔可降解薄膜及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高分子材料領(lǐng)域，具體涉及一種淀粉改性聚乙烯醇高阻隔可降解薄膜，還涉及上述淀粉改性聚乙烯醇高阻隔可降解薄膜的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚乙烯醇(PVA)是為數(shù)不多的可由非石油路線大規(guī)模生產(chǎn)的性能優(yōu)良的多羥基聚合物。PVA多羥基強(qiáng)氫鍵結(jié)構(gòu)賦予其優(yōu)異的綜合性能，如優(yōu)異的水溶性，力學(xué)性能和熱性能優(yōu)于聚烯烴，與工程塑料相當(dāng)，優(yōu)異的耐酸堿腐蝕、耐有機(jī)溶劑和阻隔性能，具可生物降解性等，廣泛用于涂料、粘合劑、造紙用施膠劑、紡織上漿劑、乳化劑、分散劑、油田化學(xué)品、化妝品以及纖維、薄膜等，是國民經(jīng)濟(jì)所需關(guān)鍵材料。其中，因其生物可完全降解性和生物親和性，且對人體無害的性質(zhì)，加之隨著科學(xué)進(jìn)步和人們對環(huán)境保護(hù)意識的提高，可降解塑料已由最初的添加可降解崩裂型塑料發(fā)展到可完全降解的生物塑料，使其越來越多的應(yīng)用在可降解薄膜領(lǐng)域。但完全醇解型PVA分子鏈結(jié)構(gòu)規(guī)整，其側(cè)基一羥基體積小，不影響其結(jié)晶，PVA晶體中相鄰羥基間極易形成分子內(nèi)、分子間氫鍵；室溫下，約70%的羥基處于結(jié)合狀態(tài)，使其熔點(diǎn)(Tm)高達(dá)220?245°C。但PVA在空氣中加熱至160°C以上就會脫水醚化，2000C以上就很快分解，形成含共軛雙鍵的聚合物，因此，PVA難以熔融加工，其應(yīng)用主要基于溶液法，僅能制備低維制品或用作助劑、輔助材料等，應(yīng)用受限，且溶液法制備的產(chǎn)品含有溶劑等雜質(zhì)，工藝復(fù)雜，成本高。為了克服PVA難以熱塑加工的難題，現(xiàn)有技術(shù)中經(jīng)常是通過添加增塑劑的方法改善其熔融加工性能，但是大量增塑劑的添加會降低PVA的綜合性能，尤其是機(jī)械性能和阻隔性能。因此，迫切需要研發(fā)一種可熔融加工，同時(shí)機(jī)械性能和阻隔性能良好的聚乙烯醇可降解薄膜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供一種淀粉改性聚乙烯醇高阻隔可降解薄膜，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的通過熔融加工制備的聚乙烯醇可降解薄膜機(jī)械性能低和阻隔性能差的技術(shù)問題。
[0004]本發(fā)明還提供上述淀粉改性聚乙烯醇高阻隔可降解薄膜制備方法。
[0005]本發(fā)明的第一技術(shù)方案是，一種高阻隔淀粉改性聚乙烯醇可降解薄膜，由聚乙烯醇組合物制備而成，所述聚乙烯醇組合物按照質(zhì)量百分比由以下組分組成:60?75被％的聚乙烯醇，10?20wt%的經(jīng)氧化劑改性的淀粉,5?15wt%的植物纖維，I?5wt%的天然多酚，O?Iwt%的氧化I丐，以上組分的質(zhì)量總和為100%。
[0006]本發(fā)明第一技術(shù)方案的特點(diǎn)還在于，
[0007]氧化劑選自雙氧水，高碘酸鈉、高錳酸鉀、硝酸鈰或次氯酸鈉中的一種。
[0008]淀粉選自玉米淀粉、大麥淀粉、小麥粉、燕麥淀粉、蕎麥淀粉、黑麥淀粉、馬鈴薯淀粉、木薯淀粉、甘薯淀粉、豆粉或香蕉淀粉中的一種。
[0009]植物纖維選自棉花、亞麻、大麻、黃麻、椰纖維中的一種。
[0010]本發(fā)明的另一技術(shù)方案是，一種淀粉改性聚乙烯醇高阻隔可降解薄膜的制備方法，包括以下步驟:
[0011]步驟1:淀粉的改性，將淀粉加入到濃度0.08?0.10g/mL的氧化劑水溶液中，淀粉與氧化劑的質(zhì)量比為1:0.20?1:0.30，調(diào)節(jié)溶液成中性，于35?40°C下攪拌4?6h形成淀粉漿；抽濾、用水洗滌直至水中不含氧化劑，得到改性淀粉；
[0012]步驟2:將由60?75wt%的聚乙烯醇，10?20wt %的經(jīng)氧化劑改性的淀粉,5?15wt%的植物纖維，I?5wt%的天然多酸,O?lwt%的氧化I丐組成的聚乙烯醇組合物充分混勻，并抽真空干燥；
[0013]步驟3:熔融擠出，將聚乙烯醇組合物進(jìn)行熔融擠出，擠出溫度為205°C?220°C，冷卻，切粒得到淀粉改性聚乙烯醇顆粒；
[0014]步驟4:吹膜，將上述淀粉改性聚乙烯醇顆粒加入到吹膜機(jī)組進(jìn)行吹塑，吹膜溫度為175°C?180°C，得到淀粉改性聚乙烯醇高阻隔可降解薄膜。
[0015]本發(fā)明的有益效果是，經(jīng)氧化劑改性的淀粉，醛基量增加，但仍保留伯醇，可和聚乙烯醇分子間形成氫鍵，因此，將氧化劑改性的氧化淀粉加入到聚乙烯醇基體中在提高聚乙烯醇薄膜機(jī)械性能的同時(shí)，還提高了其耐水性。植物纖維的加入進(jìn)一步提高了聚乙烯醇薄膜的機(jī)械性能。天然多酚/氧化鈣復(fù)合改性劑和淀粉的加入，削弱了聚乙烯醇分子原有的分子內(nèi)核分子間氫鍵，降低了聚乙烯醇的熔點(diǎn)，擴(kuò)大聚乙烯醇的熔融加工窗口，不必額外添加增塑劑，從而減少了增塑劑的加入對聚乙烯醇薄膜造成的機(jī)械性能和阻隔性能的下降。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0017]本發(fā)明的一種淀粉改性聚乙烯醇高阻隔可降解薄膜，由聚乙烯醇組合物制備而成，所述聚乙烯醇組合物按照質(zhì)量百分比由以下組分組成:60?75wt%的聚乙烯醇，10?20wt%的經(jīng)氧化劑改性的淀粉,5?15wt%的植物纖維，I?5wt%的天然多酸,0?lwt%的氧化鈣，以上組分的質(zhì)量總和為100%。
[0018]其中，氧化劑選自雙氧水，高碘酸鈉、高錳酸鉀、硝酸鈰或次氯酸鈉中的一種；淀粉選自玉米淀粉、大麥淀粉、小麥粉、燕麥淀粉、蕎麥淀粉、黑麥淀粉、馬鈴薯淀粉、木薯淀粉、甘薯淀粉、豆粉或香蕉淀粉中的一種；植物纖維選自棉花、亞麻、大麻、黃麻、椰纖維中的一種。
[0019]上述淀粉改性聚乙烯醇高阻隔可降解薄膜的制備方法，包括以下步驟:
[0020]步驟1:淀粉的改性，將淀粉加入到濃度為0.08?0.10g/mL的氧化劑水溶液中，淀粉與氧化劑的質(zhì)量比為1:0.20?1:0.30，調(diào)節(jié)溶液成中性，于35?40°C下攪拌4?6h形成淀粉漿；抽濾、用水洗滌直至水中不含氧化劑，得到改性淀粉；
[0021]步驟2:將由60?75wt%的聚乙烯醇，10?20wt %的經(jīng)氧化劑改性的淀粉,5?15wt%的植物纖維，I?5wt%的天然多酸,O?lwt%的氧化I丐組成的聚乙烯醇組合物充分混勻，并抽真空干燥；
[0022]步驟3:熔融擠出，將聚乙烯醇組合物進(jìn)行熔融擠出，擠出溫度為205°C?220°C，冷卻，切粒得到淀粉改性聚乙烯醇顆粒；
[0023]步驟4:吹膜，將上述淀粉改性聚乙烯醇顆粒加入到吹膜機(jī)組進(jìn)行吹塑，吹膜溫度為175°C?180°C，得到淀粉改性聚乙烯醇高阻隔可降解薄膜。
[0024]含羥基或羧基官能團(tuán)的物質(zhì)可以很好的提高薄膜的彈性和強(qiáng)度，淀粉中含有很多羥基，可與聚乙烯醇分子的羥基形成氫鍵，而且淀粉和聚乙烯醇具有良好的相容性，淀粉的加入可以很好的改善聚乙烯醇的機(jī)械性能。經(jīng)氧化劑改性的氧化淀粉，醛基含量增加，增加了淀粉的疏水性，從而可提高所得薄膜的耐水性。而且氧化劑在氧化淀粉時(shí)，不會破壞淀粉的伯醇，淀粉仍然有足夠的羥基和聚乙烯醇分子間形成氫鍵，因此，經(jīng)氧化劑改性的氧化淀粉加入到聚乙烯醇基體中可以在提高聚乙烯醇薄膜機(jī)械性能的同時(shí)，提高其耐水性。
[0025]植物纖維為天然纖維，具有天然可降解性和一定的機(jī)械強(qiáng)度，植物纖維的加入可以進(jìn)一步提高聚乙烯醇薄膜的機(jī)械性能。
[0026]天然多酚/氧化鈣復(fù)合改性劑和淀粉中均含有羥基，可與聚乙烯醇分子的羥基形成分子間氫鍵，削弱聚乙烯醇分子原有的分子內(nèi)和分子間氫鍵，降低聚乙烯醇的熔點(diǎn)，擴(kuò)大聚乙烯醇的熔融加工窗口，