[发明专利]一种淀粉改性聚乙烯醇高阻隔可降解薄膜及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种淀粉改性聚乙烯醇 高阻隔可降解薄膜，还涉及上述淀粉改性聚乙烯醇高阻隔可降解薄 膜的制备方法。

背景技术

聚乙烯醇(PVA)是为数不多的可由非石油路线大规模生产的 性能优良的多羟基聚合物。PVA多羟基强氢键结构赋予其优异的综 合性能，如优异的水溶性，力学性能和热性能优于聚烯烃，与工程 塑料相当，优异的耐酸碱腐蚀、耐有机溶剂和阻隔性能，具可生物 降解性等，广泛用于涂料、粘合剂、造纸用施胶剂、纺织上浆剂、 乳化剂、分散剂、油田化学品、化妆品以及纤维、薄膜等，是国民 经济所需关键材料。其中，因其生物可完全降解性和生物亲和性， 且对人体无害的性质，加之随着科学进步和人们对环境保护意识的 提高，可降解塑料已由最初的添加可降解崩裂型塑料发展到可完全 降解的生物塑料，使其越来越多的应用在可降解薄膜领域。但完全 醇解型PVA分子链结构规整，其侧基－羟基体积小，不影响其结晶， PVA晶体中相邻羟基间极易形成分子内、分子间氢键；室温下，约 70％的羟基处于结合状态，使其熔点(Tm)高达220～245℃。但PVA 在空气中加热至160℃以上就会脱水醚化，200℃以上就很快分解， 形成含共轭双键的聚合物，因此，PVA难以熔融加工，其应用主要 基于溶液法，仅能制备低维制品或用作助剂、辅助材料等，应用受 限，且溶液法制备的产品含有溶剂等杂质，工艺复杂，成本高。为 了克服PVA难以热塑加工的难题，现有技术中经常是通过添加增塑 剂的方法改善其熔融加工性能，但是大量增塑剂的添加会降低PVA 的综合性能，尤其是机械性能和阻隔性能。因此，迫切需要研发一 种可熔融加工，同时机械性能和阻隔性能良好的聚乙烯醇可降解薄 膜。

发明内容

本发明提供一种淀粉改性聚乙烯醇高阻隔可降解薄膜，解决了 现有技术中存在的通过熔融加工制备的聚乙烯醇可降解薄膜机械性 能低和阻隔性能差的技术问题。

本发明还提供上述淀粉改性聚乙烯醇高阻隔可降解薄膜制备方 法。

本发明的第一技术方案是，一种高阻隔淀粉改性聚乙烯醇可降 解薄膜，由聚乙烯醇组合物制备而成，所述聚乙烯醇组合物按照质 量百分比由以下组分组成：60～75wt％的聚乙烯醇，10～20wt％的经 氧化剂改性的淀粉，5～15wt％的植物纤维，1～5wt％的天然多酚， 0～1wt％的氧化钙，以上组分的质量总和为100％。

本发明第一技术方案的特点还在于，

氧化剂选自双氧水，高碘酸钠、高锰酸钾、硝酸铈或次氯酸钠 中的一种。

淀粉选自玉米淀粉、大麦淀粉、小麦粉、燕麦淀粉、荞麦淀粉、 黑麦淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉、甘薯淀粉、豆粉或香蕉淀粉中 的一种。

植物纤维选自棉花、亚麻、大麻、黄麻、椰纤维中的一种。

本发明的另一技术方案是，一种淀粉改性聚乙烯醇高阻隔可降 解薄膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：淀粉的改性，将淀粉加入到浓度0.08～0.10g/mL的氧化 剂水溶液中，淀粉与氧化剂的质量比为1:0.20～1:0.30，调节溶液成 中性，于35～40℃下搅拌4～6h形成淀粉浆；抽滤、用水洗涤直至水 中不含氧化剂，得到改性淀粉；

步骤2：将由60～75wt％的聚乙烯醇，10～20wt％的经氧化剂改 性的淀粉，5～15wt％的植物纤维，1～5wt％的天然多酚，0～1wt％的 氧化钙组成的聚乙烯醇组合物充分混匀，并抽真空干燥；

步骤3：熔融挤出，将聚乙烯醇组合物进行熔融挤出，挤出温 度为205℃～220℃，冷却，切粒得到淀粉改性聚乙烯醇颗粒；

步骤4：吹膜，将上述淀粉改性聚乙烯醇颗粒加入到吹膜机组 进行吹塑，吹膜温度为175℃～180℃，得到淀粉改性聚乙烯醇高阻 隔可降解薄膜。

本发明的有益效果是，经氧化剂改性的淀粉，醛基量增加，但 仍保留伯醇，可和聚乙烯醇分子间形成氢键，因此，将氧化剂改性 的氧化淀粉加入到聚乙烯醇基体中在提高聚乙烯醇薄膜机械性能的 同时，还提高了其耐水性。植物纤维的加入进一步提高了聚乙烯醇 薄膜的机械性能。天然多酚/氧化钙复合改性剂和淀粉的加入，削弱 了聚乙烯醇分子原有的分子内核分子间氢键，降低了聚乙烯醇的熔 点，扩大聚乙烯醇的熔融加工窗口，不必额外添加增塑剂，从而减 少了增塑剂的加入对聚乙烯醇薄膜造成的机械性能和阻隔性能的下 降。