[发明专利]一种有机–无机纳米复合薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于有机–无机纳米复合薄膜材料技术领域，具体涉及在高分子聚乙烯醇基料中加入配料氧化石墨烯和钠基蒙脱土制备薄膜材料的方法。

背景技术

近年来，对于有机–无机复合膜的研究十分活跃。特别是随着纳米科技的兴起，研究无机纳米材料改性的有机膜材料已经引起越来越多的关注。与传统的有机膜材料相比，纳米材料改性的有机膜材料在力学性能、光学性质以及耐热性等方面优于传统的有机膜或是复合膜材料。例如，《应用化工》（2011年第40卷第五期，807-813页）介绍了聚乙烯醇／凹凸棒黏土纳米复合膜的制备及其性能研究,聚乙烯醇（PVA）/凹凸棒粘土纳米复合膜中，纳米凹凸棒通过氢键与PVA结合，并均匀分散在复合膜中。这种复合膜改善了PVA的热稳定性能、力学性能和耐水性。中国专利申请号201010214539.9公开的一种聚乙烯醇磁性薄膜的制备方法，得到了具有磁性性能的PVA纳米复合膜性。

目前，纳米材料与PVA复合膜的研究还主要集中在一种无机纳米材料与PVA之间复合的二元体系，两种或两种以上的无机纳米材料与PVA复合的研究还比较少见。通常加入一种无机材料一般只能调控复合膜的一种性质，例如磁性。而加入两种或两种以上的无机纳米材料的PVA复合膜则能够实现多种性能的调控，例如光学、力学等性能的调控。以上所述凹凸棒改性的PVA膜以及磁性纳米颗粒改性的PVA膜都只限于一种无机纳米材料的掺杂，而且不具同时调控多重性能调控的特征。

发明内容

本发明的目的是提供一种有机–无机纳米复合薄膜的制备方法，以克服现有技术的上述缺陷，获得透明、轻质、机械强度高的复合薄膜。

本发明有机–无机纳米复合薄膜的制备方法，其特征在于：将有机聚合物聚乙烯醇（PVA）基料与两种无机纳米材料配料氧化石墨烯（GO）和钠基蒙脱土（MTM）均匀混合获得制膜液，再采用现有造纸法或蒸干溶液法成膜工艺制备有机–无机纳米复合薄膜；工艺流程如下：

第一步：各组分溶液的配制：

将聚乙烯醇配制成质量百分比浓度为1～2%的聚乙烯醇水溶液；

将有色配料氧化石墨烯与无色配料纳基纳米蒙脱土分别配制成质量百分比浓度为1～2%的水溶液；

第二步：混合原料溶液获得制膜液：

将第一步中配制的无色配料配料纳基纳米蒙脱土水溶液和聚乙烯醇水溶液按照体积比1：（0.5～1）混合，搅拌均匀；将有色配料氧化石墨烯水溶液和聚乙烯醇溶液按照体积比1：（0.5～1）混合，搅拌均匀；随后将上述两种混合溶液按照体积比1：（0.25～4）混合，搅拌均匀，获得制膜液；

第三步：成膜：

将上述制膜液采用蒸干溶液法或造纸法处理，即得成品薄膜。

所述蒸干溶液法为：将配制好的制膜液涂在平板上，放入40～60℃的烘箱中烘干水份后，将复合薄膜从容器上剥离。

所述造纸法为：使用混合纤维素酯微孔滤膜和砂芯漏斗抽滤已配制好的制膜液，随后将滤膜取下，使用丙酮浸泡洗涤至将滤膜溶解洗去，即得到复合薄膜。

由于本发明采取了将有色配料液和聚乙烯醇溶液、无色配料液和聚乙烯醇溶液分别混合，然后再将两种混合溶液再混合，搅拌均匀，获得制膜液；最后将制膜液采用蒸干溶液法或造纸法处理得成品薄膜，所制备的薄膜具有更好的力学性能，同时具有聚合物薄膜透明的优点；可以通过调节有色配料与无色配料两种配料的比例，实现在基本不改变力学性能的前提下调节透光度的目的。

本发明采用了两种无机组份氧化石墨烯和蒙脱土作为配料，与单纯的聚合物薄膜相比，其极限拉伸应变及极限拉伸应力有了显著的提高，具有更好的力学性能；同时由于控制了有色配料氧化石墨烯与无色配料纳基纳米蒙脱土的加入量不大于30%，可以保证其依旧具有聚合物薄膜透明的优点；而若只使用一种配料，则调节配料的加入量无法做到调节一种性能而不影响另外一种性能，本发明制备方法采去了有色配料氧化石墨烯与无色配料纳基纳米蒙脱土两种无机纳米材料配料，通过调节有色配料与无色配料的比例，可以在极限应变改变小于5%的前提下，实现调节透光度的目的。

附图说明

图1为本发明实施例1制备的薄膜的实物照片；

图2为实施例1制备的薄膜与现有纯聚乙烯醇薄膜的拉伸性能测试数据对比曲线。

图3为实施例2制备的三种样品薄膜的实物照片。

图4为实施例2中制备的三种样品薄膜的拉伸性能测试数据对比曲线。

具体实施方式

实施例1：