一種高阻隔復合膜及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種高阻隔復合膜及其制備方法，尤其涉及一種利用天然高分子為原 料制備尚性能低成本尚阻隔復合I旲的制備方法。
【背景技術】
[0002] 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、強韌性、耐有機溶 劑性等，在包裝材料領域具有廣泛的用途。然而，在一些高阻隔領域，聚乙烯醇薄膜阻隔性 能和力學性能不夠理想。因此，如何進一步提高聚乙烯醇的阻隔性能成為人們關注的焦點。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的在于提供一種高阻隔復合膜及其制備方法，進一步提高聚乙烯醇膜 阻隔性和力學性能，拓寬其應用領域。
[0004] 為實現上述目的，本發明提供的一種高阻隔復合膜及其制備方法，主要步驟為：
[0005] 1)酸解：將淀粉加入到酸溶液中，升溫至30°C~40°C，攪拌4~8天；
[0006] 2)水洗：用蒸餾水反復洗滌直至pH值為7. 0,得到淀粉納米晶懸浮液；
[0007] 3)將聚乙烯醇、水和增塑劑混合，升溫至80°C~90°C，攪拌均勻得聚乙烯醇溶液；
[0008] 4)將淀粉納米晶懸浮液加入到聚乙烯醇溶液中，攪拌均勾，50°C下流延成膜。
[0009] 其中：
[0010] 高阻隔復合膜質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量的1 %~80%。
[0011] 所述的淀粉納米晶聚乙烯醇高阻隔復合膜的制備方法中，步驟1中所用含淀粉原 料來源于土豆、玉米、馬鈴薯淀粉中的一種或多種。
[0012] 所述的淀粉納米晶聚乙烯醇高阻隔復合膜的制備方法中，步驟1中所用酸為 3. 16mol/L濃硫酸。
[0013] 所述的淀粉納米晶聚乙烯醇高阻隔復合膜的制備方法中，步驟3中所用增塑劑是 指含有-0H或-NH2等極性基團的小分子化合物，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。
[0014] 與現有技術相比，本發明有如下優點：
[0015] 1)本發明利用淀粉納米晶上-0H極性基團和PVA上-0H之間的高親和性和強氫鍵 相互作用，制備出的高阻隔復合膜具有良好的強度和韌性。
[0016] 2)本發明利用盤狀淀粉納米晶高的比表面積以及對氣體良好的阻隔性，增加氣體 小分子通過薄膜時的路徑，進一步提高聚乙烯醇膜的阻隔性能。
[0017] 3)本發明工藝簡單、環保（所有材料均為綠色環保可降解材料，同時制備過程無 有機溶劑，無毒副作用），生產成本低廉，得到的終端產品可以大量在食品包裝、生物降解塑 料制品等方面使用，具有廣闊的應用前景，期望替代合成塑料，有效地節約石油資源，減輕 環境污染。
【具體實施方式】
[0018] 以下結合具體的實施例對本發明的技術方案和應用作進一步說明，但本發明的內 容不僅僅局限于下面的實施例。
[0019] 實施例1
[0020] 反應容器中加入25g玉米淀粉和200ml3. 16mol/L的濃硫酸，升溫至40°C，連續攪 拌4天；用蒸餾水反復洗滌直至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/min攪拌30min，攪拌均 勻，50°C下流延成膜。
[0021] 實施例2
[0022] 反應容器中加入25g玉米淀粉和200ml3. 16mol/L的濃硫酸，升溫至40°C，連續攪 拌5天；用蒸餾水反復洗滌直至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/min攪拌30min，攪拌均 勻，50°C下流延成膜。
[0023] 實施例3
[0024] 反應容器中加入25g玉米淀粉和200ml3. 16mol/L的濃硫酸，升溫至40°C，連續攪 拌6天；用蒸餾水反復洗滌直至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/min攪拌30min，攪拌均 勻，50°C下流延成膜。
[0025] 實施例4
[0026] 反應容器中加入25g玉米淀粉和200ml3. 16mol/L的濃硫酸，升溫至40°C，連續攪 拌7天；用蒸餾水反復洗滌直至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/min攪拌30min，攪拌均 勻，50°C下流延成膜。
[0027] 實施例5
[0028] 反應容器中加入25g玉米淀粉和200ml3. 16mol/L的濃硫酸，升溫至40°C，連續攪 拌8天；用蒸餾水反復洗滌直至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/min攪拌30min，攪拌均 勻，50°C下流延成膜。
[0029] 實施例6
[0030] 反應容器中加入25g玉米淀粉和200ml3. 16mol/L的濃硫酸，升溫至40°C，連續攪 拌6天；用蒸餾水反復洗滌直至pH值為7. 0,得濃度為2%的淀粉納米晶懸浮液。將5g聚 乙稀醇、0. 5g甘油和95g水以及13. 2g淀粉納米晶懸浮液，100轉/min攪拌30min，攪拌均 勻，50°C下流延成膜。
[0031] 實施例7
[0032] 反應容器中加入25g玉米淀粉和200ml3. 16mol/L的濃硫酸，升溫至40°C，連續攪 拌6天；用蒸餾水反復洗滌直至pH值為7. 0,得濃度為2%的淀粉納米晶懸浮液。將5g聚 乙稀醇、0. 5g甘油和95g水以及44.lg淀粉納米晶懸浮液，100轉/min攪拌30min，攪拌均 勻，50°C下流延成膜。
[0033] 實施例8
[0034] 反應容器中加入25g玉米淀粉和200ml3. 16mol/L的濃硫酸，升溫至40°C，連續攪 拌6天；用蒸餾水反復洗滌直至pH值為7. 0,得濃度為2%的淀粉納米晶懸浮液。將5g聚 乙稀醇、0. 5g甘油和95g水以及62. 5g淀粉納米晶懸浮液，100轉/min攪拌30min，攪拌均 勻，50°C下流延成膜。
[0035] 對比例
[0036] 將5g聚乙稀醇、0· 5g甘油和95g水，100轉/min攪拌30min，攪拌均勾，50°C下流 延成膜。
[0037] 如表1所示，加入酸解時間不同的淀粉納米晶（實施例1-5)，復合膜的透氣性能與 純聚乙烯醇膜（對比例）相比有很大的提高，顯示出優異的氧氣阻隔性能。
[0038] 當加入酸解時間為6天的淀粉納米晶懸浮液時，復合膜的力學性能和阻隔氧氣性 能得到很大的提高（表2)，并且在淀粉納米晶含量為10%時達到最大值，說明剛性、盤狀淀 粉納米晶能耐大幅度提尚基體的阻隔和力學性能。
[0039] 各實施例和對比例的實驗結果
【主權項】
1. 一種高阻隔復合膜及其制備方法，其特征在于：所述高阻隔復合膜由聚乙烯醇和淀 粉納米晶組成。2. 根據權利要求1所述的高阻隔復合膜，其特征在于所述高阻隔復合膜質量百分含量 為聚乙烯醇80%~99%，淀粉納米晶1 %~20%。3. 根據權利要求1所述的高阻隔復合膜，其特征在于復合膜中可加入增塑劑。4. 根據權利要求3所述的高阻隔復合膜，其特征在于所述的增塑劑是指含有-OH 或-NH2等極性基團的小分子化合物，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。5. 根據權利要求4所述的高阻隔復合膜，其特征在于所述的增塑劑用量為聚乙烯醇質 量的1 %~80%，優選為30%~50%。6. 根據權利要求1所述的高阻隔復合膜，其特征在于所述淀粉納米晶來源于土豆、玉 米、馬鈴薯淀粉中的一種或多種。7. 根據權利要求1所述的高阻隔復合膜的制備方法，其特征在于包括如下步驟：將淀 粉納米晶懸浮液加入到聚乙烯醇溶液中，攪拌均勻，50°C下流延成膜。8. 根據權利要求1所述的高阻隔復合膜，其特征在于淀粉納米晶的制備包括如下步 驟：將淀粉加入到酸溶液中，升溫至30°C~40°C，攪拌4~8天，用蒸餾水反復洗滌直至pH 值為7. 0,得到淀粉納米晶懸浮液。9. 根據權利要求8所述的高阻隔復合膜及其制備方法，其特征在于所用酸溶液為 3. 16mol/L濃硫酸。
【專利摘要】本發明公開了一種高阻隔復合膜及其制備方法。它包括如下重量份的原料：聚乙烯醇80％～99％，淀粉納米晶1％～20％，增塑劑用量為聚乙烯醇質量的1％～80％，溶液共混流延成膜。與純聚乙烯醇材料相比，該復合膜在阻隔性能、力學性能等方面大幅度提高。該制備工藝簡單，且制備過程綠色無污染，生產成本低廉，得到的終端產品可以大量在食品包裝、生物降解塑料制品等方面使用，具有廣闊的應用前景，有望替代合成塑料，有效地節約石油資源，減輕環境污染，并為天然淀粉原料的資源利用和聚乙烯醇膜應用的拓展提供了新的途徑。
【IPC分類】C08K5/053, C08L29/04, C08L3/02, C08J5/18
【公開號】CN105273210
【申請號】CN201510092411
【發明人】田華峰, 張帥, 項愛民, 卞其波
【申請人】北京工商大學
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2015年3月2日