[发明专利]一种光交联聚乙烯醇/木质素PVA/lignin复合膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光交联聚乙烯醇/木质素(PVA/lignin)复合膜的制备方法，特别是加入光交联剂得到光固化复合材料，属于高分子材料与感光材料领域。

背景技术

水溶性的聚乙烯醇(PVA)，是由聚醋酸乙烯水解而得，结构式为-CH₂CH(OH)_n-是一种带羟基的高分子聚合物。PVA分子主链为碳链，每一个重复单元上含有一个羟基，由于羟基尺寸小，极性强，容易形成氢键，其化学性质稳定具有足够的热稳定性、高度的亲水性和水溶性；同时它还具有良好的成膜性和粘接力，有卓越的耐油脂和耐溶剂性能以及良好的物理化学稳定性，广泛应用于脱水的渗透汽化膜过程中。PVA分子链上含有大量羟基，使得分子内和分子间存在很强的氢键，故有高度结晶性，使PVA的透气性很小，是性能优良的高阻隔包装材料。然而羟基的大量存在，也导致了PVA存在着耐水、耐热性差及蠕变等缺点，欲使PVA膜耐水、耐高温且对混合物中被分离组分渗透通量大、选择性高，需要对其进行共混或化学改性处理。

由于PVA亲水性较高,在环境湿度较大的情况下，羟基易和水分子形成氢键，导致PVA聚集态结构发生变化，使其阻隔性急剧下降，限制了在很多领域的应用，特别是日用包装材料方面的应用。所以，需对PVA进行耐水性改性，减小湿度对PVA阻隔性能的影响。PVA耐水性改性机理是通过化学或物理方法使PVA分子链上的羟基全部或部分封闭，可以降低其亲水性，达到提高耐水性的目的。目前提高耐水性的方法主要有防水涂层法、共混法和交联法等。目前常用的改性剂有醛类、硼酸、尿素、有机硅基团等，但这些改性剂或具有毒性或反应难于控制。

目前，PVA交联方法主要有目前工业上通常采用的高能辐射交联和化学交联法，以及近几年才在工业应用的紫外光交联法。其中光交联法以低能的紫外光作为辐射源，设备易得，投资费用低，操作简单，防护容易。甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)分子中含有碳碳双键和羟基，能与富含羟基的有机物发生反应，同时在紫外光辐照下能发生聚合反应，作为交联剂方面用途广泛，在改性聚氨酯涂料，水溶性电镀涂料粘合剂，纤维整理剂，纸品涂料，感光涂料及聚氯乙烯树脂用途广泛。可以用于合成医用高分子材料、热固性涂料和各类复合膜及粘合剂等。

发明内容

本发明的目的是在PVA中加入天然大分子lignin，降低PVA基复合材料的成本，增强PVA基复合材料的耐水性，另外，在PVA/lignin复合材料中加入HEMA，HEMA分子中含有碳碳双键和羟基，能与PVA的羟基发生氢键反应，同时在紫外光辐照下能发生聚合反应，进一步提高PVA/lignin复合材料耐水性。

本发明的目的是通过下述技术方案实现：一种光交联聚乙烯醇/木质素PVA/lignin复合膜的制备方法,包含下述步骤：

(1)PVA/lignin混合溶液的制备：将一定量的木质素溶于0.1mol/L氢氧化钠溶液中，不断搅拌，使木质素充分溶解，得到5wt％lignin溶液。再按一定的PVA和lignin质量比，将lignin加入到PVA的溶液中，在油浴磁力加热搅拌器中，恒温90℃搅拌40min，得到PVA/lignin混合溶液。

(2)PVA/lignin复合膜的制备：将上述步骤(1)PVA/lignin混合溶液冷却至室温后，放在磁力搅拌器上，加入光交联剂和光引发剂，遮光搅拌2h，在室温下静置消泡后，在玻璃板上遮光流涎成膜，38℃下烘干14h，膜厚约为100μm，得到PVA/lignin复合膜。

(3)光交联PVA/lignin复合膜的制备：将上述步骤(2)PVA/lignin复合薄膜暴露在紫外灯下，最后得到光交联PVA/lignin的复合膜。

(4)光交联PVA/lignin混合溶液的制备：将上述步骤(1)PVA/lignin混合溶液冷却至室温后，放在磁力搅拌器上，加入光交联剂和光引发剂，遮光搅拌2h，再遮光搅拌下进行紫外灯照射一段时间，得到光交联PVA/lignin混合溶液。

(5)光交联PVA/lignin复合膜的制备：将上述步骤(4)光交联PVA/lignin混合溶液，在室温下静置消泡后，在玻璃板上遮光流涎成膜，38℃下烘干12h，膜厚约为100μm，得到光交联PVA/lignin的复合膜。

步骤(1)中所述PVA和lignin质量比为5：0.1～5：5。