CN109651738A - 高强高弹聚对苯二甲酸乙二酯/聚乙烯醇复合膜制备方法 - Google Patents

高强高弹聚对苯二甲酸乙二酯/聚乙烯醇复合膜制备方法 Download PDF

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Abstract

高强高弹聚对苯二甲酸乙二酯/聚乙烯醇复合膜制备方法，其步骤为：（1）将聚对苯二甲酸乙二酯用二甲亚砜配制成质量百分浓度为0.5%～15%的均一溶液；（2）将聚乙烯醇用二甲亚砜配制成质量百分浓度为1%～20%的溶液；（3）以浓度为0.5wt%～15wt%的聚对苯二甲酸乙二酯溶液与浓度为1wt%～20wt%的聚乙烯醇溶液按质量比1:1～1:20的均匀混合；（4）将混溶溶液均匀的流延在模具中，脱泡后在室温下放置6～48小时，然后在过饱和盐溶液中强酸性条件下使用醛溶液交联，制得高强高弹聚对苯二甲酸乙二酯/聚乙烯醇复合膜。

Description

高强高弹聚对苯二甲酸乙二酯/聚乙烯醇复合膜制备方法
技术领域
本发明属聚对苯二甲酸乙二酯复合膜的制备技术，特别是涉及制备高强高弹聚对苯二甲酸乙二酯/聚乙烯醇复合膜的技术。
背景技术
聚对苯二甲酸乙二酯(PET)是一类热塑性树脂，可用于制造涤纶纤维及相关产品，也可用于制备薄膜、片材等，其薄膜在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能，电绝缘性优良，甚至在高温高频下，其电性能仍较好，抗蠕变性，耐疲劳性，耐摩擦性、尺寸稳定性都很好，耐有机溶剂、耐候性好。但耐电晕性较差，吸水性能差，延伸性欠佳，与其他柔性链断高分子聚合物复合后可改善上述缺陷。
聚乙烯醇(PVA)是一种性能优良、用途广泛的通用性及功能性合成高分子材料，具有优良的生物相容性和生物可降解性。聚乙烯醇除了作纤维原料外，还被大量用于生产涂料、粘合剂、薄膜等产品，应用广泛。但聚乙烯醇薄膜机械性能欠佳，尺寸稳定性较差，尤其在高温水溶液中尺寸稳定性差，甚至溶解其中，与一些刚性链断高分子聚合物复合后可改善上述缺陷。
随着材料和加工技术的不断提高, 塑料包装已经遍布众多领域，例如购物袋、商品袋、垃圾袋、冰箱保鲜袋等，另外工业品包装、家庭日用品包装、服装包装、药品包装等也大量采用塑料包装薄膜。具有优良力学性能的复合膜作为一种新型的包装产品，其强度高，延伸性优良，耐有机溶剂，能在一些特殊环境中使用，愈来愈受到人们的欢迎。
结合以上研究，探索高强高弹解复合膜的新型成膜方法，制备耐有机溶剂耐水的包装材料，使得复合膜的理化性能稳定，机械性能优良，并且制备成本较低的理想成膜工艺非常必要和迫切。刚性链断高分子聚对苯二甲酸乙二酯和柔性链断高分子聚乙烯醇二者的复合膜融合两种高分子的优点，理化性能稳定，机械性能优良，耐有机溶剂，同时具有一定的保湿性能，是一类新型包装材料，具有广泛的应用前景，尤其在一些特殊环境下具有良好的应用潜力。然而，目前有关聚对苯二甲酸乙二酯与聚乙醇复合膜的研究中，分别溶解两种高分子之后再混合成膜的制备方法，经检索还未见报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种高强高弹聚对苯二甲酸乙二酯/聚乙烯醇复合膜制备方法。
本发明是高强高弹聚对苯二甲酸乙二酯/聚乙烯醇复合膜制备方法，其步骤为：
（1）将聚对苯二甲酸乙二酯用二甲亚砜配制成质量百分浓度为0.5% ～15%的均一溶液；
（2）将聚乙烯醇用二甲亚砜配制成质量百分浓度为1% ～20%的溶液；
（3）以浓度为0.5wt%～15wt%的聚对苯二甲酸乙二酯溶液与浓度为1wt%～20wt%的聚乙烯醇溶液按质量比1:1～1:20的均匀混合；
（4）将混溶溶液均匀的流延在模具中，脱泡后在室温下放置6～48小时，然后在过饱和盐溶液中强酸性条件下使用醛溶液交联，制得高强高弹聚对苯二甲酸乙二酯/聚乙烯醇复合膜。
本发明是将聚对苯二甲酸乙二酯溶液与聚乙烯醇溶液混合后成膜，在凝固浴中通过化学交联制成复合膜，该复合膜理化性能稳定，强度高，弹性优良。这种在凝固浴中聚对苯二甲酸乙二酯与聚乙烯醇复合膜的制备方法以及制成的复合膜有以下特点： 1.聚对苯二甲酸乙二酯与聚乙烯醇复合膜在凝固浴中的制备方法对仪器设备的要求较低，成膜工艺简单，另外凝固浴溶液经过浓缩后可循环使用，对环境污染小；2.聚对苯二甲酸乙二酯与聚乙烯醇在凝固浴中用醛溶液交联成膜后，可防止其在热水中的溶解收缩变形，具有可靠的强度和良好的弹性；3.制备的聚对苯二甲酸乙二酯与聚乙烯醇的复合膜具有良好耐有机溶剂、耐水性能，在特殊包装材料领域应用前景广阔。
附图说明
图 1 聚对苯二甲酸乙二酯/聚乙烯醇复合膜红外谱图。
具体实施方式
本发明是高强高弹聚对苯二甲酸乙二酯/聚乙烯醇复合膜制备方法，其步骤为：
（1）将聚对苯二甲酸乙二酯用二甲亚砜配制成质量百分浓度为0.5% ～15%的均一溶液；
（2）将聚乙烯醇用二甲亚砜配制成质量百分浓度为1% ～20%的溶液；
（3）以浓度为0.5wt%～15wt%的聚对苯二甲酸乙二酯溶液与浓度为1wt%～20wt%的聚乙烯醇溶液按质量比1:1～1:20的均匀混合；
（4）将混溶溶液均匀的流延在模具中，脱泡后在室温下放置6～48小时，然后在过饱和盐溶液中强酸性条件下使用醛溶液交联，制得高强高弹聚对苯二甲酸乙二酯/聚乙烯醇复合膜。
以上所述步骤（1）中所述的聚对苯二甲酸乙二酯聚合度为50～200，分子量为10000～40000。
以上所述步骤（1）中所述在170～200℃条件下二甲亚砜溶解聚对苯二甲酸乙二酯。
以上所述步骤（2）中所述的聚乙烯醇包括低聚合度和超高聚合度聚乙烯醇，分子量为1.5～25万，聚合度为400～6000，醇解度为78%～99%，溶剂为二甲亚砜。
以上所述步骤（3）中所述的浓度为1wt%～10wt%聚对苯二甲酸乙二酯溶液与浓度为5wt%～20wt%的聚乙烯醇溶液混合的比例为1:3～1:16。
以上所述步骤（4）中所述的过饱和无机盐溶液为(NH4)2SO4，或者K2SO4，或者Na2SO4，或者NH4Cl，或者KCl，或者NaCl，或者NH4NO3，或者KNO3，或者NaCO3，或者NaHCO3，或者NaNO3无机盐的过饱和溶液。
以上所述步骤（4）所述的过饱和无机盐溶液是用酸调节pH值为1.5～6.5，所用酸为强无机酸，具体为H2SO4，或者HCl，或者HNO3，交联温度为65℃～85℃。
以上所述步骤（4）中所述的模具材质为玻璃，或者有机玻璃，或者陶瓷，或者不锈钢。
以上所述的聚对苯二甲酸乙二酯/聚乙烯醇复合膜，膜的厚度为0.100～2.500mm，含溶剂率为1～15%，断裂强度为10～600N/mm2，断裂伸长率为10～300%，拉伸模量为18～420N/mm2。
下面用实施例进一步展开本发明。将聚对苯二甲酸乙二酯用二甲亚砜配制成质量浓度为5%的均一溶液；将聚乙烯醇用二甲亚砜配置成质量浓度为4%的均一溶液；将5%聚对苯二甲酸乙二酯溶液与浓度为4%的聚乙烯醇水溶液按质量比1:6均匀混合；将混合溶液均匀的流延在有机玻璃器具的模具中，并使其厚度为0.500～3.500mm，脱泡后在室温下放置16h，然后在100mL过饱和的Na2SO4溶液中，用37wt%甲醛溶液3ml在pH为3.5，温度为85℃条件下交联45min时间，得到聚对苯二甲酸乙二酯与聚乙烯醇复合膜，用去离子水冲洗复合膜至中性。 聚对苯二甲酸乙二酯与聚乙烯醇复合膜的厚度为0.281mm，含水率为8.51%，将其裁成100mm*20mm小片，测试计算得其断裂强度为25.854N/mm2，断裂伸长率为68.24%，其拉伸模量为37.887N/mm2。其红外谱图特征如图1所示。所得复合膜在乙醇中50℃下浸泡36h，强度下降5.4%，在水中50℃下浸泡36h，强度下降3.6%。
将聚对苯二甲酸乙二酯用二甲亚砜配制成质量浓度为8%的均一溶液；将聚乙烯醇用二甲亚砜配置成质量浓度为10%的均一溶液；将8%聚对苯二甲酸乙二酯溶液与浓度为10%的聚乙烯醇溶液按质量比1:2均匀混合；将混合溶液均匀的流延在有机玻璃器具的模具中，并使其厚度为0.500～1.500mm，脱泡后在室温下放置24h，然后在100mL过饱和的KNO3溶液中，用40wt%乙醛溶液3ml在pH为3，温度为80℃条件下交联25min时间，得到聚对苯二甲酸乙二酯与聚乙烯醇复合膜，用去离子水冲洗复合膜至中性。聚对苯二甲酸乙二酯与聚乙烯醇复合膜的厚度为0.157mm，测试计算得其断裂强度为55.387N/mm2，断裂伸长率为32.16%，其拉伸模量为172.223N/mm2。所得复合膜在氯仿中20℃下浸泡120h，强度下降3.9%，在水中20℃下浸泡120h，强度下降2.4%。

Claims (9)

1.高强高弹聚对苯二甲酸乙二酯/聚乙烯醇复合膜制备方法，其特征在于，其步骤为：
（1）将聚对苯二甲酸乙二酯用二甲亚砜配制成质量百分浓度为0.5% ～15%的均一溶液；
（2）将聚乙烯醇用二甲亚砜配制成质量百分浓度为1% ～20%的溶液；
（3）以浓度为0.5wt%～15wt%的聚对苯二甲酸乙二酯溶液与浓度为1wt%～20wt%的聚乙烯醇溶液按质量比1:1～1:20的均匀混合；
（4）将混溶溶液均匀的流延在模具中，脱泡后在室温下放置6～48小时，然后在过饱和盐溶液中强酸性条件下使用醛溶液交联，制得高强高弹聚对苯二甲酸乙二酯/聚乙烯醇复合膜。
2.根据权利要求1所述的高强高弹聚对苯二甲酸乙二酯/聚乙烯醇复合膜制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的聚对苯二甲酸乙二酯聚合度为50～200，分子量为10000～40000。
3.根据权利要求1所述的高强高弹聚对苯二甲酸乙二酯/聚乙烯醇复合膜制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述在170～200℃条件下二甲亚砜溶解聚对苯二甲酸乙二酯。
4.根据权利要求1所述的高强高弹聚对苯二甲酸乙二酯/聚乙烯醇复合膜制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述的聚乙烯醇包括低聚合度和超高聚合度聚乙烯醇，分子量为1.5～25万，聚合度为400～6000，醇解度为78%～99%，溶剂为二甲亚砜。
5.根据权利要求1所述的高强高弹聚对苯二甲酸乙二酯/聚乙烯醇复合膜制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述的浓度为1wt%～10wt%聚对苯二甲酸乙二酯溶液与浓度为5wt%～20wt%的聚乙烯醇溶液混合的比例为1:3～1:16。
6.根据权利要求1所述的高强高弹聚对苯二甲酸乙二酯/聚乙烯醇复合膜制备方法，其特征在于：步骤（4）中所述的过饱和无机盐溶液为(NH4)2SO4，或者K2SO4，或者Na2SO4，或者NH4Cl，或者KCl，或者NaCl，或者NH4NO3，或者KNO3，或者NaCO3，或者NaHCO3，或者NaNO3无机盐的过饱和溶液。
7.根据权利要求1所述的高强高弹聚对苯二甲酸乙二酯/聚乙烯醇复合膜制备方法，其特征在于：步骤（4）所述的过饱和无机盐溶液是用酸调节pH值为1.5～6.5，所用酸为强无机酸，具体为H2SO4，或者HCl，或者HNO3，交联温度为65℃～85℃。
8.根据权利要求1所述的高强高弹聚对苯二甲酸乙二酯/聚乙烯醇复合膜制备方法，其特征在于：步骤（4）中所述的模具材质为玻璃，或者有机玻璃，或者陶瓷，或者不锈钢。
9.根据权利要求1所述的高强高弹聚对苯二甲酸乙二酯/聚乙烯醇复合膜制备方法，其特征在于：所述的聚对苯二甲酸乙二酯/聚乙烯醇复合膜，膜的厚度为0.100～2.500mm，含溶剂率为1～15%，断裂强度为10～600N/mm2，断裂伸长率为10～300%，拉伸模量为18～420N/mm2。
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