CN105273210A

CN105273210A - 一种高阻隔复合膜及其制备方法

Info

Publication number: CN105273210A
Application number: CN201510092411.2A
Authority: CN
Inventors: 田华峰; 张帅; 项爱民; 卞其波
Original assignee: Beijing Technology and Business University
Current assignee: INNER MONGOLIA DONGJING BIOLOGICAL ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co.,Ltd.
Priority date: 2015-03-02
Filing date: 2015-03-02
Publication date: 2016-01-27
Anticipated expiration: 2035-03-02
Also published as: CN105273210B

Abstract

本发明公开了一种高阻隔复合膜及其制备方法。它包括如下重量份的原料：聚乙烯醇80％～99％，淀粉纳米晶1％～20％，增塑剂用量为聚乙烯醇质量的1％～80％，溶液共混流延成膜。与纯聚乙烯醇材料相比，该复合膜在阻隔性能、力学性能等方面大幅度提高。该制备工艺简单，且制备过程绿色无污染，生产成本低廉，得到的终端产品可以大量在食品包装、生物降解塑料制品等方面使用，具有广阔的应用前景，有望替代合成塑料，有效地节约石油资源，减轻环境污染，并为天然淀粉原料的资源利用和聚乙烯醇膜应用的拓展提供了新的途径。

Description

一种高阻隔复合膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种高阻隔复合膜及其制备方法，尤其涉及一种利用天然高分子为原料制备高性能低成本高阻隔复合膜的制备方法。

背景技术

聚乙烯醇为一种可生物降解的合成高分子材料，能被分解成二氧化碳和水，不污染环境，同时又具有一些独特的性能，如气体阻隔性、透明性、抗静电性、强韧性、耐有机溶剂性等，在包装材料领域具有广泛的用途。然而，在一些高阻隔领域，聚乙烯醇薄膜阻隔性能和力学性能不够理想。因此，如何进一步提高聚乙烯醇的阻隔性能成为人们关注的焦点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高阻隔复合膜及其制备方法，进一步提高聚乙烯醇膜阻隔性和力学性能，拓宽其应用领域。

为实现上述目的，本发明提供的一种高阻隔复合膜及其制备方法，主要步骤为：

1)酸解：将淀粉加入到酸溶液中，升温至30℃～40℃，搅拌4～8天；

2)水洗：用蒸馏水反复洗涤直至pH值为7.0，得到淀粉纳米晶悬浮液；

3)将聚乙烯醇、水和增塑剂混合，升温至80℃～90℃，搅拌均匀得聚乙烯醇溶液；

4)将淀粉纳米晶悬浮液加入到聚乙烯醇溶液中，搅拌均匀，50℃下流延成膜。

其中：

高阻隔复合膜质量百分含量为聚乙烯醇80％～99％，淀粉纳米晶1％～20％；所述的增塑剂用量为聚乙烯醇质量的1％～80％。

所述的淀粉纳米晶聚乙烯醇高阻隔复合膜的制备方法中，步骤1中所用含淀粉原料来源于土豆、玉米、马铃薯淀粉中的一种或多种。

所述的淀粉纳米晶聚乙烯醇高阻隔复合膜的制备方法中，步骤1中所用酸为3.16mol/L浓硫酸。

所述的淀粉纳米晶聚乙烯醇高阻隔复合膜的制备方法中，步骤3中所用增塑剂是指含有-OH或-NH₂等极性基团的小分子化合物，具体可选为甘油、甲酰胺、乙酰胺、二乙醇胺、三乙醇胺、山梨醇、尿素、蔗糖、乙二醇、聚乙二醇中的一种或多种。

与现有技术相比，本发明有如下优点：

1)本发明利用淀粉纳米晶上-OH极性基团和PVA上-OH之间的高亲和性和强氢键相互作用，制备出的高阻隔复合膜具有良好的强度和韧性。

2)本发明利用盘状淀粉纳米晶高的比表面积以及对气体良好的阻隔性，增加气体小分子通过薄膜时的路径，进一步提高聚乙烯醇膜的阻隔性能。

3)本发明工艺简单、环保(所有材料均为绿色环保可降解材料，同时制备过程无有机溶剂，无毒副作用)，生产成本低廉，得到的终端产品可以大量在食品包装、生物降解塑料制品等方面使用，具有广阔的应用前景，期望替代合成塑料，有效地节约石油资源，减轻环境污染。

具体实施方式

以下结合具体的实施例对本发明的技术方案和应用作进一步说明，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1

反应容器中加入25g玉米淀粉和200ml3.16mol/L的浓硫酸，升温至40℃，连续搅拌4天；用蒸馏水反复洗涤直至pH值为7.0，得浓度为2％的淀粉纳米晶悬浮液。将5g聚乙烯醇、0.5g甘油和95g水以及27.8g淀粉纳米晶悬浮液，100转/min搅拌30min，搅拌均匀，50℃下流延成膜。

实施例2

反应容器中加入25g玉米淀粉和200ml3.16mol/L的浓硫酸，升温至40℃，连续搅拌5天；用蒸馏水反复洗涤直至pH值为7.0，得浓度为2％的淀粉纳米晶悬浮液。将5g聚乙烯醇、0.5g甘油和95g水以及27.8g淀粉纳米晶悬浮液，100转/min搅拌30min，搅拌均匀，50℃下流延成膜。

实施例3

反应容器中加入25g玉米淀粉和200ml3.16mol/L的浓硫酸，升温至40℃，连续搅拌6天；用蒸馏水反复洗涤直至pH值为7.0，得浓度为2％的淀粉纳米晶悬浮液。将5g聚乙烯醇、0.5g甘油和95g水以及27.8g淀粉纳米晶悬浮液，100转/min搅拌30min，搅拌均匀，50℃下流延成膜。

实施例4

反应容器中加入25g玉米淀粉和200ml3.16mol/L的浓硫酸，升温至40℃，连续搅拌7天；用蒸馏水反复洗涤直至pH值为7.0，得浓度为2％的淀粉纳米晶悬浮液。将5g聚乙烯醇、0.5g甘油和95g水以及27.8g淀粉纳米晶悬浮液，100转/min搅拌30min，搅拌均匀，50℃下流延成膜。

实施例5

反应容器中加入25g玉米淀粉和200ml3.16mol/L的浓硫酸，升温至40℃，连续搅拌8天；用蒸馏水反复洗涤直至pH值为7.0，得浓度为2％的淀粉纳米晶悬浮液。将5g聚乙烯醇、0.5g甘油和95g水以及27.8g淀粉纳米晶悬浮液，100转/min搅拌30min，搅拌均匀，50℃下流延成膜。

实施例6

反应容器中加入25g玉米淀粉和200ml3.16mol/L的浓硫酸，升温至40℃，连续搅拌6天；用蒸馏水反复洗涤直至pH值为7.0，得浓度为2％的淀粉纳米晶悬浮液。将5g聚乙烯醇、0.5g甘油和95g水以及13.2g淀粉纳米晶悬浮液，100转/min搅拌30min，搅拌均匀，50℃下流延成膜。

实施例7

反应容器中加入25g玉米淀粉和200ml3.16mol/L的浓硫酸，升温至40℃，连续搅拌6天；用蒸馏水反复洗涤直至pH值为7.0，得浓度为2％的淀粉纳米晶悬浮液。将5g聚乙烯醇、0.5g甘油和95g水以及44.1g淀粉纳米晶悬浮液，100转/min搅拌30min，搅拌均匀，50℃下流延成膜。

实施例8

反应容器中加入25g玉米淀粉和200ml3.16mol/L的浓硫酸，升温至40℃，连续搅拌6天；用蒸馏水反复洗涤直至pH值为7.0，得浓度为2％的淀粉纳米晶悬浮液。将5g聚乙烯醇、0.5g甘油和95g水以及62.5g淀粉纳米晶悬浮液，100转/min搅拌30min，搅拌均匀，50℃下流延成膜。

对比例

将5g聚乙烯醇、0.5g甘油和95g水，100转/min搅拌30min，搅拌均匀，50℃下流延成膜。

如表1所示，加入酸解时间不同的淀粉纳米晶(实施例1-5)，复合膜的透气性能与纯聚乙烯醇膜(对比例)相比有很大的提高，显示出优异的氧气阻隔性能。

当加入酸解时间为6天的淀粉纳米晶悬浮液时，复合膜的力学性能和阻隔氧气性能得到很大的提高(表2)，并且在淀粉纳米晶含量为10％时达到最大值，说明刚性、盘状淀粉纳米晶能耐大幅度提高基体的阻隔和力学性能。

各实施例和对比例的实验结果

表1

表2

Claims

1.一种高阻隔复合膜及其制备方法，其特征在于：所述高阻隔复合膜由聚乙烯醇和淀粉纳米晶组成。

2.根据权利要求1所述的高阻隔复合膜，其特征在于所述高阻隔复合膜质量百分含量为聚乙烯醇80％～99％，淀粉纳米晶1％～20％。

3.根据权利要求1所述的高阻隔复合膜，其特征在于复合膜中可加入增塑剂。

4.根据权利要求3所述的高阻隔复合膜，其特征在于所述的增塑剂是指含有-OH或-NH₂等极性基团的小分子化合物，具体可选为甘油、甲酰胺、乙酰胺、二乙醇胺、三乙醇胺、山梨醇、尿素、蔗糖、乙二醇、聚乙二醇中的一种或多种。

5.根据权利要求4所述的高阻隔复合膜，其特征在于所述的增塑剂用量为聚乙烯醇质量的1％～80％，优选为30％～50％。

6.根据权利要求1所述的高阻隔复合膜，其特征在于所述淀粉纳米晶来源于土豆、玉米、马铃薯淀粉中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的高阻隔复合膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：将淀粉纳米晶悬浮液加入到聚乙烯醇溶液中，搅拌均匀，50℃下流延成膜。

8.根据权利要求1所述的高阻隔复合膜，其特征在于淀粉纳米晶的制备包括如下步骤：将淀粉加入到酸溶液中，升温至30℃～40℃，搅拌4～8天，用蒸馏水反复洗涤直至pH值为7.0，得到淀粉纳米晶悬浮液。

9.根据权利要求8所述的高阻隔复合膜及其制备方法，其特征在于所用酸溶液为3.16mol/L浓硫酸。