[发明专利]一种改性SiO2/PVA薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及无机/有机复合材料，特别是一种改性SiO₂/PVA薄膜及其制备方法。

背景技术

近年来，无机SiO₂粒子的引入使得有机/无机复合材料的各方面性能提升迅速，应用领域也日渐广阔。经过国内外材料学家们数十年的努力，在无机SiO₂粒子增强聚乙烯醇（PVA）薄膜的研究开发和使用上已经取得了突破性进展。但由于SiO₂粒子粒径小、易团聚，不能良好分散于PVA中，造成成型后的材料出现空洞等现象，严重影响材料的综合使用性能。

目前SiO₂粒子改性最常用、最传统的方法是硅烷偶联剂法，硅烷偶联剂是一种具备双反应功能的化学物质（通式为RSiX₃），它能使SiO₂/PVA的结合面成为化学键结合，显著提高了纳米二氧化硅的补强性能。除此之外还有热处理法，醇酯化法等；这些方法虽然经济、简便、价格低廉，但是对SiO₂粒子表面改性效果不是很明显，团聚现象仍然很严重，SiO₂粒子与有机物的结合效果并没有很好的改善，并不能制备透明度很好的PVA薄膜。

本发明先采用一类含可水解硅的有机酸类表面处理SiO₂粒子，使粒子周围先包覆一层酸性基团，再通过酸碱反应原理控制聚醚胺和上述SiO₂粒子发生中和反应，聚醚胺分子链中的醚氧键、胺基与PVA中的羟基能形成氢键，获得一种亲水亲油较好、“核-壳”结构的高活性SiO₂粒子，并可用多种成型方法，如流延法、挤出吹塑法和压延法等获得一种透明SiO₂/PVA薄膜，目前尚未见到此类改性SiO₂粒子增强PVA薄膜的相关报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改性SiO₂/PVA薄膜及其制备方法。该改性SiO₂是一种两亲性功能材料，能均匀分散于PVA中，在不影响薄膜透明性前提下，对PVA具有增强作用，抗拉强度、模量、热稳定性显著提高，并可应用于多种成型方法中，如流延法、挤出吹塑法和压延法，从而获得一种透明功能薄膜材料。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明提供的改性SiO₂/PVA薄膜，是由质量比的m份改性SiO₂粒子和m～100份PVA在溶解温度下溶解、冷却浇模成型，或在熔融温度下一次成型，其中0＜m≤20，所述PVA采用PVA1750、PVA1778、PVA1788、PVA1798中的一种。

本发明提供的第一种改性SiO₂/PVA薄膜的制备方法，是采用流延法制备，具体是：按质量比的m份改性SiO₂粒子和m～100份同一种牌号PVA混合，置于蒸馏水中，超声，磁力搅拌，再溶解，冷却浇铸于预制玻璃板模具后干燥脱模成型，其中0＜m≤20；超声和搅拌均为30-60min；梯度升温至该牌号PVA溶解温度±5℃溶解，保温2-3h；然后，室温干燥3-4d脱模，55-60℃干燥1-2h，即得到所述薄膜。

本发明提供的第二种改性SiO₂/PVA薄膜的制备方法，是采用挤出吹塑法制备，具体是：按质量比的m份改性SiO₂粒子和m～100份同一种牌号PVA混合，0<m≦20，在挤出机中挤出成型，挤出温度为该牌号PVA熔融温度±10℃，转速20-50转/每分钟；再于吹塑机上吹塑成型，口模间距为1mm，吹塑频率为1.5，挤压模直径为30mm，即得到薄膜。

本发明提供的第三种改性SiO₂/PVA薄膜的制备方法，是采用压延法制备，具体是：按质量比的m份改性SiO₂粒子和m～100份同一种牌号PVA混合均匀，0<m≦20，在挤出机中挤出塑化混合，挤出温度为该牌号PVA熔融温度±10℃，转速20-50转/每分钟；再与压延机上压延成型，成型温度为该牌号PVA熔融温度±10℃，即得所述薄膜。