專(zhuān)利名稱(chēng)：一種增強(qiáng)聚乙烯醇復(fù)合膜及其制備方法和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種增強(qiáng)聚乙烯醇復(fù)合膜及其制備方法和用途，屬包裝膜材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前在包裝工業(yè)和食品工業(yè)等領(lǐng)域中發(fā)揮巨大作用的是各種聚合物材料，如聚苯乙烯(PS)，聚乙烯(PE)，這類(lèi)材料的一次性商品的用量極其巨大，如一次性塑料袋，一次性餐具，食品工業(yè)中的各種塑料包裝，以及用于保護(hù)各種易碎品和易損壞物品而用作包裝袋等等，是人們生活中必不可少的物品。而這些產(chǎn)品造成的“白色污染”給生態(tài)環(huán)境造成了巨大的負(fù)面影響。如何找到一種無(wú)毒，對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)負(fù)面影響的產(chǎn)品，從源頭上解決“白色污染”，尋找一種可以生物降解的產(chǎn)品是許多科學(xué)家都關(guān)注的問(wèn)題，聚乙烯醇膜以其優(yōu)良的生物降解性備受人們的關(guān)注。然而，以前的聚乙烯醇膜多半用來(lái)作為過(guò)濾膜和一般的包裝膜，雖然有耐油、耐有機(jī)藥品性，但是在殺菌方面還沒(méi)有突破，在抗水方面的效果還不夠理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問(wèn)題是提供一種廉價(jià)、方便、實(shí)用、高效的具有殺菌性增強(qiáng)聚乙烯醇復(fù)合膜及其制備方法和用途。
本發(fā)明提供的技術(shù)方案是一種增強(qiáng)聚乙烯醇復(fù)合膜，包括聚乙烯醇和納米二氧化鈦；其中聚乙烯醇的含量為50～99.9wt％、納米二氧化鈦的含量為0.1～50wt％。
本發(fā)明還可含有0-5.0wt％的氫氧化鈉和0-10.0wt％的甘油。
本發(fā)明所用納米TiO2的粒徑為3-100nm，晶型為銳鈦礦或部分銳鈦礦部分金紅石；所用的聚乙烯醇的聚合度為1200至2500。
本發(fā)明還提供了上述增強(qiáng)聚乙烯醇復(fù)合膜的制備方法按聚乙烯醇與納米二氧化鈦的質(zhì)量比為1～1000∶1的比例，在1.0-10.0wt％的聚乙烯醇水溶液中加入0.1-10.0wt％的納米二氧化鈦水溶液，在50～100℃，反應(yīng)1-10小時(shí)；冷卻至室溫后采用共混的方法制膜，干燥，制得增強(qiáng)聚乙烯醇復(fù)合膜。
或者，在1.0-10.0wt％的聚乙烯醇水溶液中加入0.1-10.0wt％的納米二氧化鈦水溶液，并加入氫氧化鈉和甘油，在50～100℃，反應(yīng)1-10小時(shí)；冷卻至室溫后采用共混的方法制膜，干燥，制得增強(qiáng)聚乙烯醇復(fù)合膜；其中聚乙烯醇水溶液、納米二氧化鈦水溶液、氫氧化鈉和甘油的加入量按制得的增強(qiáng)聚乙烯醇復(fù)合膜含50～99.9wt％聚乙烯醇、0.1～50wt％納米二氧化鈦、0-5.0wt％的氫氧化鈉和0-10.0wt％的甘油確定。
上述制膜可以為流延制膜、吹膜或拉膜。
本發(fā)明將納米二氧化鈦引入聚乙烯醇膜中，利用TiO2的光催化活性，制得的增強(qiáng)聚乙烯醇復(fù)合膜具有殺菌性。納米TiO2由于其顆粒小(≤100nm)，巨大的比表面積，表面原子數(shù)增加，無(wú)序度增加，鍵態(tài)嚴(yán)重失配，出現(xiàn)許多活性中心，吸附空氣中的水而形成表面羥基，利用這種表面羥基，與聚乙烯醇鏈的羥基之間形成氫鍵以及物理吸附，一定程度上可以改善膜的耐水性和機(jī)械性能。
另外，納米銳鈦礦TiO2由于其顆粒小，比表面積大，具有極高的化學(xué)活性，在H2O和空氣中O2的存在下，在小于400nm的光照射下可以釋放出過(guò)氧負(fù)離子和氫氧自由基，而殺滅細(xì)菌。其粒徑越小，比表面積越大，殺菌效果越好。
納米TiO2在水和空氣中，在小于400nm的光照射下，能夠自行分解出自由移動(dòng)的帶負(fù)電的電子(e-)和帶正電的空穴(h+)，發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)，形成空穴-電子對(duì)，吸附溶解在TiO2表面的氧俘獲電子形成O2-，而空穴則將吸附在TiO2表面的OH-和H2O氧化成HO·。生成的O2-和氫氧自由基有很強(qiáng)的化學(xué)活性，特別是O2-能與多數(shù)有機(jī)物發(fā)生氧化反應(yīng)，同時(shí)能與細(xì)菌內(nèi)的有機(jī)物反應(yīng)，生成CO2和H2O，從而在短時(shí)間內(nèi)殺死細(xì)菌。
另外添加少量的氫氧化鈉和甘油，制得的增強(qiáng)聚乙烯醇復(fù)合膜的耐水性及機(jī)械強(qiáng)度有很大程度的提高。
本發(fā)明制得的增強(qiáng)聚乙烯醇復(fù)合膜不僅廉價(jià)，方便，實(shí)用，而且具有殺菌性、高強(qiáng)度、耐水性，無(wú)毒、無(wú)“白色污染”；可用作食品包裝膜及用于其他包裝行業(yè)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的工藝流程如下1、將聚乙烯醇(聚合度為1200-2500)倒入水(室溫)中，然后加熱到50-100℃左右，保溫1-10小時(shí)，配制成質(zhì)量百分含量為1.0-10.0％的聚乙烯醇溶液。
2、將銳鈦礦型或者部分金紅石型與銳鈦礦型的混晶二氧化鈦(粒徑為3-100nm)配成質(zhì)量百分含量為0.1-10.0％溶膠，調(diào)PH值為2-11，靜置待用。
3、將上述聚乙烯醇溶液與二氧化鈦溶膠混合，使聚乙烯醇與二氧化鈦的質(zhì)量比為1000∶1～1∶1；并且加入0-5.0wt％的氫氧化鈉和0-10.0wt％的甘油；然后進(jìn)行超聲分散；將溫度控制在50℃-100℃，保溫1-10小時(shí)。
4、其后放在室溫下冷卻，流延制膜或吹膜或拉膜。
5、膜凝膠化并在室溫干燥，或紅外燈干燥或者烘箱干燥或者微波干燥。
實(shí)施例1配制1.5wt％的聚乙烯醇(聚合度為2100±50)溶液，將3.0wt％的銳鈦礦型納米二氧化鈦溶膠調(diào)成PH為2，折算成聚乙烯醇與納米二氧化鈦以2∶1質(zhì)量的比例混合，加入0.50wt％的氫氧化鈉，加入0.25wt％的甘油，超聲10分鐘；在水浴鍋中水浴1.5小時(shí)，水浴的溫度控制在52℃；混合液冷卻到室溫，流延制膜；室溫下凝膠化，再在紅外燈下烘干。制得的增強(qiáng)聚乙烯醇復(fù)合膜較純聚乙烯醇膜的機(jī)械強(qiáng)度提高了35％，溶脹性是純聚乙烯醇膜的25％，殺菌性達(dá)87％。
實(shí)施例2配制5.5wt％的聚乙烯醇(聚合度為1400±50)溶液，將4.5wt％的P25納米二氧化鈦溶膠調(diào)成PH為7.5，折算成聚乙烯醇與納米二氧化鈦以90∶1質(zhì)量的比例混合，加入2.50wt％的氫氧化鈉，加入5.0wt％的甘油，超聲8分鐘；加熱，保溫5小時(shí)，溫度控制在70℃；混合液冷卻到室溫，倒在磁磚上趕膜；室溫下凝膠化以后，再在微波爐內(nèi)干燥。制得的增強(qiáng)聚乙烯醇復(fù)合膜較純膜的機(jī)械強(qiáng)度提高了68％，溶脹性是純聚乙烯醇膜的8％，殺菌性達(dá)99％。
實(shí)施例3配制8.5wt％的聚乙烯醇(聚合度為1750±50)溶液，將10wt％的銳鈦型納米二氧化鈦配成溶膠，調(diào)PH為9，折算成聚乙烯醇與納米二氧化鈦以450∶1質(zhì)量的比例混合，加入5.0wt％的氫氧化鈉，加入10.0wt％的甘油，超聲15分鐘；在水浴鍋中水浴10小時(shí)，水浴的溫度控制在85℃；混合液冷卻到室溫，流延制膜；室溫下凝膠化并干燥。制得的增強(qiáng)聚乙烯醇復(fù)合膜較純膜的機(jī)械強(qiáng)度提高了56％，溶脹性是純聚乙烯醇膜的3.7％，殺菌性達(dá)90％。
實(shí)施例4配制9wt％的聚乙烯醇(聚合度為1250±50)溶液，將0.5wt％的銳鈦型納米二氧化鈦配成溶膠，調(diào)PH為9，折算成聚乙烯醇與納米二氧化鈦-以999∶1質(zhì)量的比例混合，超聲10分鐘；在水浴鍋中水浴6小時(shí)，水浴的溫度控制在80℃；混合液冷卻到室溫，吹膜；室溫下凝膠化并干燥。制得的增強(qiáng)聚乙烯醇復(fù)合膜較純膜的機(jī)械強(qiáng)度提高了38％，溶脹性是純聚乙烯醇膜的9.2％，殺菌性達(dá)85％。
權(quán)利要求
1.一種增強(qiáng)聚乙烯醇復(fù)合膜，包括聚乙烯醇，其特征在于含有納米二氧化鈦；其中聚乙烯醇的含量為50～99.9wt％、納米二氧化鈦的含量為0.1～50wt％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合膜，其特征在于含有0-5.0wt％的氫氧化鈉和0-10.0wt％的甘油。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合膜，其特征在于所用納米TiO2的粒徑為3-100nm，晶型為銳鈦礦或部分銳鈦礦部分金紅石。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合膜，其特征在于所用的聚乙烯醇的聚合度為1200至2500。
5.權(quán)利要求1所述的復(fù)合膜的制備方法，其特征在于按聚乙烯醇與納米二氧化鈦的質(zhì)量比為1～1000∶1的比例，在1.0-10.0wt％的聚乙烯醇水溶液中加入0.1-10.0wt％的納米二氧化鈦水溶液，在50～100℃，反應(yīng)1-10小時(shí)；冷卻至室溫后采用共混的方法制膜，干燥，制得增強(qiáng)聚乙烯醇復(fù)合膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的復(fù)合膜的制備方法，其特征在于所述制膜為流延制膜、吹膜或拉膜。
7.權(quán)利要求2所述的復(fù)合膜的制備方法，其特征在于在1.0-10.0wt％的聚乙烯醇水溶液中加入0.1-10.0wt％的納米二氧化鈦水溶液，并加入氫氧化鈉和甘油，在50～100℃，反應(yīng)1-10小時(shí)；冷卻至室溫后采用共混的方法制膜，干燥，制得增強(qiáng)聚乙烯醇復(fù)合膜；其中聚乙烯醇水溶液、納米二氧化鈦水溶液、氫氧化鈉和甘油的加入量按制得的增強(qiáng)聚乙烯醇復(fù)合膜含50～99.9wt％聚乙烯醇、0.1～50wt％納米二氧化鈦、0-5.0wt％的氫氧化鈉和0-10.0wt％的甘油確定。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的復(fù)合膜的制備方法，其特征在于所述制膜為流延制膜、吹膜或拉膜。
9.權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)聚乙烯醇復(fù)合膜作為食品包裝膜在食品包裝中應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種增強(qiáng)聚乙烯醇復(fù)合膜，包括50～99.9wt％的聚乙烯醇、0.1～50wt％的納米二氧化鈦。其制備方法為在1.0－10.0wt％的聚乙烯醇水溶液中加入0.1－10.0wt％的納米二氧化鈦水溶液，在50～100℃，反應(yīng)1－10小時(shí)；冷卻至室溫后采用共混的方法制膜，干燥，制得增強(qiáng)聚乙烯醇復(fù)合膜。本發(fā)明制得的增強(qiáng)聚乙烯醇復(fù)合膜不僅廉價(jià)，方便，實(shí)用，而且具有殺菌性、高強(qiáng)度、耐水性，無(wú)毒、無(wú)“白色污染”；可用作食品包裝膜及用于其他包裝行業(yè)。
文檔編號(hào)C08J5/18GK1583871SQ20041001328
公開(kāi)日2005年2月23日 申請(qǐng)日期2004年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月11日
發(fā)明者鐘家檉, 肖江蓉, 羅其榮, 昝凌, 龔楚清 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)