[发明专利]一种含有疏水涂层且负载纳米阻气材料的改性PVA薄膜及其制备方法与应用

说明书

本发明属聚乙烯醇(PVA)薄膜技术领域，公开了一种含有疏水涂层且负载纳米阻气材料的改性PVA薄膜及其制备方法与应用，包括以下原料及质量配比：PVA30‑50份，增塑剂3‑5份，纳米阻气材料0‑15份，疏水涂层0‑20份，有机溶剂5‑15份，水30‑60份。步骤为：首先将PVA、增塑剂、水和纳米阻气材料混合均匀，流延成膜；接着将疏水涂层均匀涂覆在薄膜两侧，高温下热压固化，最后真空干燥后即得疏水阻气的改性PVA薄膜。本发明提供的薄膜具有制作简单、成本低廉、无毒无害、疏水和阻气性能性能强等优势，且可生物降解，在包装薄膜领域具有重大应用前景。

技术领域

本发明属于PVA疏水改性技术领域，具体涉及一种含有疏水涂层且负载纳米阻气材料的改性PVA薄膜及其制备方法与应用。

背景技术

聚乙烯醇(PVA)具有优异的成膜性能、粘合性能和生物降解性能以及良好的生物相容性，其制备的薄膜材料具有很大应用前景。但是，聚乙烯醇侧链含有很多羟基，使得其制备的薄膜疏水阻气性能不足，进而影响了力学性能和实用性能，这限制了它在包装材料领域的广泛应用。为此，业界开始通过向PVA薄膜添加疏水涂层或者共混疏水材料来增强其疏水性能，而如何促进疏水涂层与PVA薄膜之间的粘结稳定性以及疏水阻气性能的增强等问题成为了当前研究中的难点和突破点。

硬脂酸甘油酯一般为油状、脂状或蜡状，色泽为淡黄色，无毒无害，常用作食品和化妆品乳化剂。已有研究将淀粉和硬脂酸甘油酯共混制备可食用淀粉基薄膜，由此可见，硬脂酸甘油酯具有优异的成膜性能。例如专利CN106867164B通过加入单硬脂酸甘油酯作为消泡剂来制备缓释淀粉薄膜，单硬脂酸甘油酯在此作用仅为消除气泡。本发明中硬脂酸甘油酯具有亲油的长链烷基和亲水的羟基结构，这使得其亲水性一端可以与PVA侧链羟基形成分子间氢键，疏水性一端起到表面疏水作用。已有专利采用疏水涂层改善PVA薄膜疏水性能，例如专利CN103144280A通过PVA与聚二甲基硅氧烷(PDMS)共混得到了疏水改性的薄膜。再如专利CN104987635A公布的一种PVA疏水包装薄膜以PVA树脂为基材、以大豆油丙烯酸酯作为疏水涂层，但是由于PDMS和大豆油丙烯酸酯与PVA相容性较差，因而现阶段疏水涂层改性的PVA薄膜存在的最大难题仍然为如何解决疏水涂层与薄膜粘合稳定性以及疏水性能不足的问题，因此急需一种新的方法以及相容性较好的疏水涂层来通过疏水改性PVA，从而制备得到一种疏水性能较好的薄膜材料。

纳米硅藻土和纳米蒙脱土具有比表面积大、吸附能力强和价格低廉等优点，常用作吸附剂或缓释填充材料。目前将纳米硅藻土和纳米蒙脱土用于阻隔水气的研究较少，例如专利CN111040121A通过将水性聚氨酯/聚乙烯醇/蒙脱土共混制备纳米复合乳液，蒙脱土作为吸附剂来分散复合纳米乳液达到缓释目的。再如专利CN114960224A通过交联壳聚糖并涂布硅油涂层来制备疏水阻气涂层，鉴于当前对PVA薄膜阻气改性的研究较少，且没有研究针对纳米硅藻土或纳米蒙脱土来改善PVA薄膜的阻气性能，本发明首次将其负载于PVA薄膜，旨在提升PVA薄膜阻气性能，进而扩大其应用范围。

针对传统PVA薄膜疏水性能不足及阻气性能较差的缺点，急需寻找一种便捷、环保和低成本的PVA薄膜改性方法，来提供一种阻隔水蒸气性能优异、疏水性强且可完全生物降解的PVA薄膜，为薄膜领域的疏水阻气改性提供理论指导和参考价值，进而扩大PVA薄膜在包装领域的应用范围和应用价值。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的首要目的是提供一种含有纳米阻气材料的阻气改性PVA薄膜。

本发明的另一目的是提供一种含有疏水涂层且负载纳米阻气材料的改性PVA薄膜。

本发明的再一目的是提供一种含有疏水涂层且负载纳米阻气材料的改性PVA薄膜的制备方法。

本发明的又一目的是提供一种含有疏水涂层且负载纳米阻气材料的改性PVA薄膜的应用。

为达成上述目的，本发明采用以下技术方案：