[发明专利]一种氟化聚乙烯醇-二氧化硅单面疏水性薄膜的制备方法

说明书

一种氟化聚乙烯醇‑二氧化硅单面疏水性薄膜的制备方法，该发明以醇解度88％的PVA及30％的纳米SiO₂溶液为原料，以混溶法制备了PVA‑SiO₂薄膜，然后通过FAS‑乙醇溶液浸泡PVA‑SiO₂薄膜单一表面，由于亲水性PVA的侧链和SiO₂表面都含有丰富的羟基，能与氟硅烷偶联剂偶联，因此实现了将低表面能原子氟引入到薄膜表面来提高薄膜的单面疏水性，改性后的PVA‑SiO₂薄膜疏水性大大提高。该发明通过FAS‑乙醇溶液修饰的PVA‑SiO₂薄膜得到单面疏水性薄膜，其操作方法简单，设备投资小，能源消耗低，非常利于氟化聚乙烯醇‑二氧化硅单面疏水性薄膜工业化生产加工。

技术领域

本发明属于功能性包装材料研发领域，具体为一种氟化聚乙烯醇-二氧化硅单面疏水性薄膜的制备方法。

背景技术

聚乙烯醇材料由于具有亲水性，作为良好的环境友好型材料，在化工、生物医学、包装等各个领域有着重要的应用。聚乙烯醇薄膜的优点突出，具有良好的透明度和光泽性、良好的气体阻隔性、极佳的强韧性、耐撕裂性和耐磨性等，并在一定条件下具有水溶性和生物降解性，是近年来发展迅速的新型绿色材料之一。

然而，聚乙烯醇薄膜优良的亲水性也限制了其应用领域。近年来，对于聚乙烯醇的疏水改性成为重要的研究方向。提高薄膜疏水性，一般需要具备两个条件：其一，降低薄膜的表面能；其二，在薄膜表面形成微观纳米结构。从20世纪末开始，对于聚乙烯醇的疏水改性就层出不穷。对于薄膜材料而言，不对称膜的研制更是一个重要的研究突破。这种疏水表面具有防水、防腐蚀、自清洁等特点，在包装、建筑、医药学等领域有着广阔的应用空间。但是用于工业化生产的疏水性薄膜却鲜有报道。基于以上原因，对聚乙烯醇薄膜进行单面疏水性薄膜的制备具有一定的应用价值。

研究表明，对聚乙烯醇薄膜进行疏水改性可采用表面修饰法，用十七氟癸基三甲氧基硅烷对PVA-SiO₂薄膜进行表面修饰(杜海燕,宋震,郝晓刚等.氟化聚乙烯醇/SiO₂超疏水薄膜的制备及性能[J].高分子材料科学与工程,2016,10:138-142)，由于亲水性PVA的侧链和SiO₂表面都含有丰富的羟基，能与氟硅烷偶联剂偶联，因此实现了将低表面能原子氟引入到薄膜表面，以提高薄膜的单面疏水性，改性后的薄膜疏水性有很大提升。另可在PVA薄膜的其中一面，用全氟-2，5-二甲基-3，6-二氧杂壬酰氟进行接枝共聚，完成了单面疏水表面的制备，也可使PVA基膜的疏水性能大大提升(高园,张永明,李虹等.非对称表面氟化聚乙烯醇膜的制备及性能研究[J].膜科学与技术,2012,06:16-21)。但以上方法多工艺过程复杂，操作条件要求严苛，实验可重复性较差，在工业生产上实施有一定难度。因此，用氟化物对聚乙烯醇-二氧化硅基膜进行单面疏水改性研究对功能性包装材料工业化生产有重要的指导意义。

发明内容

本发明所解决的问题在于提供一种氟化聚乙烯醇-二氧化硅单面疏水性薄膜的制备方法，该发明利用混溶和表面修饰的方法，将PVA-SiO₂薄膜的其中一面用不同浓度FAS-乙醇溶液浸泡进行单面修饰，由于亲水性PVA的侧链和SiO₂表面都含有丰富的羟基，能与氟硅烷偶联剂偶联，因此实现了将低表面能原子氟引入到薄膜表面，以提高薄膜的单面疏水性。改性后的薄膜，表面接触角均达到120°以上，相较未改性的薄膜，疏水性大大提升。希望以此能找到制备单面疏水性的PVA改性薄膜的便捷方法，以拓宽聚乙烯醇薄膜的应用范围。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种氟化聚乙烯醇-二氧化硅单面疏水性薄膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)将浓度12％的醇解度88％的PVA水溶液与浓度5％的纳米SiO₂水溶液按体积比1：1加热搅拌，加热温度为95℃,搅拌时间30min；