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間過長，限制了聚乙烯醇的應用。本論文通過接枝共混的方法對聚乙烯醇進行改性，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，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，并用紅外光譜對其微觀結構進行了表征。通過正交實驗討論了聚乙烯醇與檸檬酸的質量之比(投料比)、反應溫度和反應時間對酯化程度(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，反應溫度為60℃，反應3小時，所得產物的產率最高達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階段，前一個階段主要是酯化物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薄膜的力學性能和透光率，并利用電鏡對薄膜的形態(tài)結構進行表征。結果表明:Starch/CA-PVA膜拉伸強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，且當淀粉填充量達到50%左右時，薄膜的力學性能和透光率都發(fā)生了急劇下

4、降，最后確定淀粉的最佳填充量為50%，此時薄膜的力學性能最好，拉伸強度和斷裂伸長率分別達到了7.7 MPa和32.20%，透光率在70%以上。PVP/CA-PVA膜的拉伸強度隨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 PVP填充量達到50%左右時，薄膜的力學性能和透光率都發(fā)生了急劇的下降，最后確定 PVP的最佳填充量為50%，此時薄膜的拉伸強度達到5.3 MPa，斷裂伸長率達到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。結果表明：Starch/CA-PVA膜在生物體外降解24個小時后失重率可達85%；在土埋降解實驗中:Starch/CA-PVA膜在6個月后失重率達到30%，純PVA薄膜在生物體外降解24個小時后失重率只有70%，在土埋降解6個月后失重率為12%。對降解后的Starch/CA-PVA膜進行力學性能測試發(fā)現(xiàn)：薄膜的拉伸強度呈逐漸減小的趨勢，斷裂伸長率呈現(xiàn)先