檸檬酸接枝改性聚乙烯醇(PVA)薄膜的制備和表征.pdf

1、聚乙烯醇(PVA)是一種可完全生物降解的高分子聚合物，可以替代難以降解的聚氯乙烯、聚苯乙烯等塑料制品，成為優(yōu)良的塑料薄膜。但純聚乙烯醇薄膜降解時(shí)間過長，限制了聚乙烯醇的應(yīng)用。本論文通過接枝共混的方法對(duì)聚乙烯醇進(jìn)行改性，從而得到了一種降解速率快，降解完全的改性聚乙烯醇薄膜。
　　本論文首先采用酯化反應(yīng)合成了檸檬酸與聚乙烯醇的接枝共聚物（CA-PVA）。利用聚乙烯醇分子上的羥基與檸檬酸上的羧基反應(yīng)，在聚乙烯醇分子鏈上引入了更容易生物降

2、解的酯基基團(tuán)，并用紅外光譜對(duì)其微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。通過正交實(shí)驗(yàn)討論了聚乙烯醇與檸檬酸的質(zhì)量之比(投料比)、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間對(duì)酯化程度(鍵和量)的影響，確定了檸檬酸接枝改性聚乙烯醇的較佳條件是：投料比m(檸檬酸):m(PVA)為4:1，反應(yīng)溫度為60℃，反應(yīng)3小時(shí)，所得產(chǎn)物的產(chǎn)率最高達(dá)47.12％。并通過TG、DSC考察了CA-PVA的熱性能表明:CA-PVA熱降解的過程分成兩個(gè)階段，前一個(gè)階段主要是酯化物CA-PVA的熱解，第二階段主

3、要為PVA的熱降解。從 DSC曲線發(fā)現(xiàn):檸檬酸的引入降低了PVA的熱分解溫度。
　　分別以淀粉和聚乙烯吡咯烷酮為增塑劑，與改性后的聚乙烯醇在水溶液中共混，流延成膜，考察了改性 PVA薄膜的力學(xué)性能和透光率，并利用電鏡對(duì)薄膜的形態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。結(jié)果表明:Starch/CA-PVA膜拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率隨著淀粉填充量的增大呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，透光率呈現(xiàn)下降的趨勢，且當(dāng)?shù)矸厶畛淞窟_(dá)到50%左右時(shí)，薄膜的力學(xué)性能和透光率都發(fā)生了急劇下

4、降，最后確定淀粉的最佳填充量為50%，此時(shí)薄膜的力學(xué)性能最好，拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率分別達(dá)到了7.7 MPa和32.20%，透光率在70%以上。PVP/CA-PVA膜的拉伸強(qiáng)度隨PVP量的增加呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，斷裂伸長率呈現(xiàn)下降的趨勢，透光率也逐漸減小，且當(dāng) PVP填充量達(dá)到50%左右時(shí)，薄膜的力學(xué)性能和透光率都發(fā)生了急劇的下降，最后確定 PVP的最佳填充量為50%，此時(shí)薄膜的拉伸強(qiáng)度達(dá)到5.3 MPa，斷裂伸長率達(dá)到13.6%，透

5、光率在95%以上。
　　分別通過體外降解和土埋降解的方式考察改性薄膜的降解性能。結(jié)果表明：Starch/CA-PVA膜在生物體外降解24個(gè)小時(shí)后失重率可達(dá)85%；在土埋降解實(shí)驗(yàn)中:Starch/CA-PVA膜在6個(gè)月后失重率達(dá)到30%，純PVA薄膜在生物體外降解24個(gè)小時(shí)后失重率只有70%，在土埋降解6個(gè)月后失重率為12%。對(duì)降解后的Starch/CA-PVA膜進(jìn)行力學(xué)性能測試發(fā)現(xiàn)：薄膜的拉伸強(qiáng)度呈逐漸減小的趨勢，斷裂伸長率呈現(xiàn)先