專利名稱：一種增強聚乙烯醇復合膜及其制備方法和用途的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種增強聚乙烯醇復合膜及其制備方法和用途，屬包裝膜材料領域。
背景技術：
目前在包裝工業和食品工業等領域中發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，食品工業中的各種塑料包裝，以及用于保護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。而這些產品造成的“白色污染”給生態環境造成了巨大的負面影響。如何找到一種無毒，對生態環境無負面影響的產品，從源頭上解決“白色污染”，尋找一種可以生物降解的產品是許多科學家都關注的問題，聚乙烯醇膜以其優良的生物降解性備受人們的關注。然而，以前的聚乙烯醇膜多半用來作為過濾膜和一般的包裝膜，雖然有耐油、耐有機藥品性，但是在殺菌方面還沒有突破，在抗水方面的效果還不夠理想。
發明內容
本發明所要解決的問題是提供一種廉價、方便、實用、高效的具有殺菌性增強聚乙烯醇復合膜及其制備方法和用途。
本發明提供的技術方案是一種增強聚乙烯醇復合膜，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％。
本發明還可含有0-5.0wt％的氫氧化鈉和0-10.0wt％的甘油。
本發明所用納米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。
本發明還提供了上述增強聚乙烯醇復合膜的制備方法按聚乙烯醇與納米二氧化鈦的質量比為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1-10小時；冷卻至室溫后采用共混的方法制膜，干燥，制得增強聚乙烯醇復合膜。
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1-10小時；冷卻至室溫后采用共混的方法制膜，干燥，制得增強聚乙烯醇復合膜；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聚乙烯醇復合膜含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，制得的增強聚乙烯醇復合膜具有殺菌性。納米TiO2由于其顆粒小(≤100nm)，巨大的比表面積，表面原子數增加，無序度增加，鍵態嚴重失配，出現許多活性中心，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氧負離子和氫氧自由基，而殺滅細菌。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的帶負電的電子(e-)和帶正電的空穴(h+)，發生一系列化學反應，形成空穴-電子對，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的化學活性，特別是O2-能與多數有機物發生氧化反應，同時能與細菌內的有機物反應，生成CO2和H2O，從而在短時間內殺死細菌。
另外添加少量的氫氧化鈉和甘油，制得的增強聚乙烯醇復合膜的耐水性及機械強度有很大程度的提高。
本發明制得的增強聚乙烯醇復合膜不僅廉價，方便，實用，而且具有殺菌性、高強度、耐水性，無毒、無“白色污染”；可用作食品包裝膜及用于其他包裝行業。
具體實施例方式本發明的工藝流程如下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，配制成質量百分含量為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)配成質量百分含量為0.1-10.0％溶膠，調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；然后進行超聲分散；將溫度控制在50℃-100℃，保溫1-10小時。
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成PH為2，折算成聚乙烯醇與納米二氧化鈦以2∶1質量的比例混合，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，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。制得的增強聚乙烯醇復合膜較純聚乙烯醇膜的機械強度提高了35％，溶脹性是純聚乙烯醇膜的25％，殺菌性達87％。
實施例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成PH為7.5，折算成聚乙烯醇與納米二氧化鈦以90∶1質量的比例混合，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，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，再在微波爐內干燥。制得的增強聚乙烯醇復合膜較純膜的機械強度提高了68％，溶脹性是純聚乙烯醇膜的8％，殺菌性達99％。
實施例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PH為9，折算成聚乙烯醇與納米二氧化鈦以450∶1質量的比例混合，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，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。制得的增強聚乙烯醇復合膜較純膜的機械強度提高了56％，溶脹性是純聚乙烯醇膜的3.7％，殺菌性達90％。
實施例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PH為9，折算成聚乙烯醇與納米二氧化鈦-以999∶1質量的比例混合，超聲10分鐘；在水浴鍋中水浴6小時，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。制得的增強聚乙烯醇復合膜較純膜的機械強度提高了38％，溶脹性是純聚乙烯醇膜的9.2％，殺菌性達85％。
權利要求
1.一種增強聚乙烯醇復合膜，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.根據權利要求1所述的復合膜，其特征在于含有0-5.0wt％的氫氧化鈉和0-10.0wt％的甘油。
3.根據權利要求1或2所述的復合膜，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.根據權利要求1或2所述的復合膜，其特征在于所用的聚乙烯醇的聚合度為1200至2500。
5.權利要求1所述的復合膜的制備方法，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1-10小時；冷卻至室溫后采用共混的方法制膜，干燥，制得增強聚乙烯醇復合膜。
6.根據權利要求5所述的復合膜的制備方法，其特征在于所述制膜為流延制膜、吹膜或拉膜。
7.權利要求2所述的復合膜的制備方法，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1-10小時；冷卻至室溫后采用共混的方法制膜，干燥，制得增強聚乙烯醇復合膜；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聚乙烯醇復合膜含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.根據權利要求7所述的復合膜的制備方法，其特征在于所述制膜為流延制膜、吹膜或拉膜。
9.權利要求1所述的增強聚乙烯醇復合膜作為食品包裝膜在食品包裝中應用。
全文摘要
本發明涉及一種增強聚乙烯醇復合膜，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1－10小時；冷卻至室溫后采用共混的方法制膜，干燥，制得增強聚乙烯醇復合膜。本發明制得的增強聚乙烯醇復合膜不僅廉價，方便，實用，而且具有殺菌性、高強度、耐水性，無毒、無“白色污染”；可用作食品包裝膜及用于其他包裝行業。
文檔編號C08J5/18GK1583871SQ20041001328
公開日2005年2月23日 申請日期2004年6月11日 優先權日2004年6月11日
發明者鐘家檉, 肖江蓉, 羅其榮, 昝凌, 龔楚清 申請人:武漢大學