一種淀粉改性聚乙烯醇高阻隔可降解薄膜及制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及高分子材料領域，具體涉及一種淀粉改性聚乙烯醇高阻隔可降解薄膜，還涉及上述淀粉改性聚乙烯醇高阻隔可降解薄膜的制備方法。
【背景技術】
[0002]聚乙烯醇(PVA)是為數不多的可由非石油路線大規模生產的性能優良的多羥基聚合物。PVA多羥基強氫鍵結構賦予其優異的綜合性能，如優異的水溶性，力學性能和熱性能優于聚烯烴，與工程塑料相當，優異的耐酸堿腐蝕、耐有機溶劑和阻隔性能，具可生物降解性等，廣泛用于涂料、粘合劑、造紙用施膠劑、紡織上漿劑、乳化劑、分散劑、油田化學品、化妝品以及纖維、薄膜等，是國民經濟所需關鍵材料。其中，因其生物可完全降解性和生物親和性，且對人體無害的性質，加之隨著科學進步和人們對環境保護意識的提高，可降解塑料已由最初的添加可降解崩裂型塑料發展到可完全降解的生物塑料，使其越來越多的應用在可降解薄膜領域。但完全醇解型PVA分子鏈結構規整，其側基一羥基體積小，不影響其結晶，PVA晶體中相鄰羥基間極易形成分子內、分子間氫鍵；室溫下，約70%的羥基處于結合狀態，使其熔點(Tm)高達220?245°C。但PVA在空氣中加熱至160°C以上就會脫水醚化，2000C以上就很快分解，形成含共軛雙鍵的聚合物，因此，PVA難以熔融加工，其應用主要基于溶液法，僅能制備低維制品或用作助劑、輔助材料等，應用受限，且溶液法制備的產品含有溶劑等雜質，工藝復雜，成本高。為了克服PVA難以熱塑加工的難題，現有技術中經常是通過添加增塑劑的方法改善其熔融加工性能，但是大量增塑劑的添加會降低PVA的綜合性能，尤其是機械性能和阻隔性能。因此，迫切需要研發一種可熔融加工，同時機械性能和阻隔性能良好的聚乙烯醇可降解薄膜。
【發明內容】
[0003]本發明提供一種淀粉改性聚乙烯醇高阻隔可降解薄膜，解決了現有技術中存在的通過熔融加工制備的聚乙烯醇可降解薄膜機械性能低和阻隔性能差的技術問題。
[0004]本發明還提供上述淀粉改性聚乙烯醇高阻隔可降解薄膜制備方法。
[0005]本發明的第一技術方案是，一種高阻隔淀粉改性聚乙烯醇可降解薄膜，由聚乙烯醇組合物制備而成，所述聚乙烯醇組合物按照質量百分比由以下組分組成:60?75被％的聚乙烯醇，10?20wt%的經氧化劑改性的淀粉,5?15wt%的植物纖維，I?5wt%的天然多酚，O?Iwt%的氧化I丐，以上組分的質量總和為100%。
[0006]本發明第一技術方案的特點還在于，
[0007]氧化劑選自雙氧水，高碘酸鈉、高錳酸鉀、硝酸鈰或次氯酸鈉中的一種。
[0008]淀粉選自玉米淀粉、大麥淀粉、小麥粉、燕麥淀粉、蕎麥淀粉、黑麥淀粉、馬鈴薯淀粉、木薯淀粉、甘薯淀粉、豆粉或香蕉淀粉中的一種。
[0009]植物纖維選自棉花、亞麻、大麻、黃麻、椰纖維中的一種。
[0010]本發明的另一技術方案是，一種淀粉改性聚乙烯醇高阻隔可降解薄膜的制備方法，包括以下步驟:
[0011]步驟1:淀粉的改性，將淀粉加入到濃度0.08?0.10g/mL的氧化劑水溶液中，淀粉與氧化劑的質量比為1:0.20?1:0.30，調節溶液成中性，于35?40°C下攪拌4?6h形成淀粉漿；抽濾、用水洗滌直至水中不含氧化劑，得到改性淀粉；
[0012]步驟2:將由60?75wt%的聚乙烯醇，10?20wt %的經氧化劑改性的淀粉,5?15wt%的植物纖維，I?5wt%的天然多酸,O?lwt%的氧化I丐組成的聚乙烯醇組合物充分混勻，并抽真空干燥；
[0013]步驟3:熔融擠出，將聚乙烯醇組合物進行熔融擠出，擠出溫度為205°C?220°C，冷卻，切粒得到淀粉改性聚乙烯醇顆粒；
[0014]步驟4:吹膜，將上述淀粉改性聚乙烯醇顆粒加入到吹膜機組進行吹塑，吹膜溫度為175°C?180°C，得到淀粉改性聚乙烯醇高阻隔可降解薄膜。
[0015]本發明的有益效果是，經氧化劑改性的淀粉，醛基量增加，但仍保留伯醇，可和聚乙烯醇分子間形成氫鍵，因此，將氧化劑改性的氧化淀粉加入到聚乙烯醇基體中在提高聚乙烯醇薄膜機械性能的同時，還提高了其耐水性。植物纖維的加入進一步提高了聚乙烯醇薄膜的機械性能。天然多酚/氧化鈣復合改性劑和淀粉的加入，削弱了聚乙烯醇分子原有的分子內核分子間氫鍵，降低了聚乙烯醇的熔點，擴大聚乙烯醇的熔融加工窗口，不必額外添加增塑劑，從而減少了增塑劑的加入對聚乙烯醇薄膜造成的機械性能和阻隔性能的下降。
【具體實施方式】
[0016]下面結合實施例對本發明作進一步詳細描述。
[0017]本發明的一種淀粉改性聚乙烯醇高阻隔可降解薄膜，由聚乙烯醇組合物制備而成，所述聚乙烯醇組合物按照質量百分比由以下組分組成:60?75wt%的聚乙烯醇，10?20wt%的經氧化劑改性的淀粉,5?15wt%的植物纖維，I?5wt%的天然多酸,0?lwt%的氧化鈣，以上組分的質量總和為100%。
[0018]其中，氧化劑選自雙氧水，高碘酸鈉、高錳酸鉀、硝酸鈰或次氯酸鈉中的一種；淀粉選自玉米淀粉、大麥淀粉、小麥粉、燕麥淀粉、蕎麥淀粉、黑麥淀粉、馬鈴薯淀粉、木薯淀粉、甘薯淀粉、豆粉或香蕉淀粉中的一種；植物纖維選自棉花、亞麻、大麻、黃麻、椰纖維中的一種。
[0019]上述淀粉改性聚乙烯醇高阻隔可降解薄膜的制備方法，包括以下步驟:
[0020]步驟1:淀粉的改性，將淀粉加入到濃度為0.08?0.10g/mL的氧化劑水溶液中，淀粉與氧化劑的質量比為1:0.20?1:0.30，調節溶液成中性，于35?40°C下攪拌4?6h形成淀粉漿；抽濾、用水洗滌直至水中不含氧化劑，得到改性淀粉；
[0021]步驟2:將由60?75wt%的聚乙烯醇，10?20wt %的經氧化劑改性的淀粉,5?15wt%的植物纖維，I?5wt%的天然多酸,O?lwt%的氧化I丐組成的聚乙烯醇組合物充分混勻，并抽真空干燥；
[0022]步驟3:熔融擠出，將聚乙烯醇組合物進行熔融擠出，擠出溫度為205°C?220°C，冷卻，切粒得到淀粉改性聚乙烯醇顆粒；
[0023]步驟4:吹膜，將上述淀粉改性聚乙烯醇顆粒加入到吹膜機組進行吹塑，吹膜溫度為175°C?180°C，得到淀粉改性聚乙烯醇高阻隔可降解薄膜。
[0024]含羥基或羧基官能團的物質可以很好的提高薄膜的彈性和強度，淀粉中含有很多羥基，可與聚乙烯醇分子的羥基形成氫鍵，而且淀粉和聚乙烯醇具有良好的相容性，淀粉的加入可以很好的改善聚乙烯醇的機械性能。經氧化劑改性的氧化淀粉，醛基含量增加，增加了淀粉的疏水性，從而可提高所得薄膜的耐水性。而且氧化劑在氧化淀粉時，不會破壞淀粉的伯醇，淀粉仍然有足夠的羥基和聚乙烯醇分子間形成氫鍵，因此，經氧化劑改性的氧化淀粉加入到聚乙烯醇基體中可以在提高聚乙烯醇薄膜機械性能的同時，提高其耐水性。
[0025]植物纖維為天然纖維，具有天然可降解性和一定的機械強度，植物纖維的加入可以進一步提高聚乙烯醇薄膜的機械性能。
[0026]天然多酚/氧化鈣復合改性劑和淀粉中均含有羥基，可與聚乙烯醇分子的羥基形成分子間氫鍵，削弱聚乙烯醇分子原有的分子內和分子間氫鍵，降低聚乙烯醇的熔點，擴大聚乙烯醇的熔融加工窗口，