[发明专利]一种透气性聚乙烯醇薄膜及其制备方法

说明书

本发明属于高分子材料设计与加工技术领域。以聚乙烯醇、淀粉、纤维素为基本成膜物质，利用金属有机框架化合物的结构间隙作为透气通道，赋予薄膜良好的透气性能。本发明涉及的透气性聚乙烯醇薄膜，为颗粒掺杂聚乙烯醇薄膜，掺杂剂为金属有机框架化合物。其制备方法包括铸膜液制备与铸膜过程，先将MOFs纳米颗粒充分分散在去离子水中，用其悬浮液分别溶解聚乙烯醇和其他成分；合并并混合均匀后铸膜。本发明涉及的透气性聚乙烯醇薄膜，环境友好，具有良好的物化性能与热稳定性能，透气性显著提高，制备工艺简单、易于控制，不产生三废。适用于有透气要求的领域，特别适用于医疗器械、食品、衣物等的包装膜使用。

技术领域

本发明属于高分子材料设计与加工技术领域。涉及薄膜化学改性技术领域，特别涉及可降解透气性聚乙烯醇薄膜设计与加工技术。

背景技术

聚乙烯醇（PVA）是一种具有优良机械性能与物理化学性能的可生物降解高分子材料，在自然条件下可被微生物分解为分子级别的水和二氧化碳，分解产物对土壤有固土保湿的功效并具有一定的增肥作用。聚乙烯醇材料相比于石油烯类材料，具有原料来源广泛，价格低廉，安全性好，结晶度高，致密性好，气体阻隔性高等优点，并且PVA具有优异的生物降解性能与水溶性能，其替代PE、PP类石油基塑料已成为材料历史发展的大要求与大趋势，亦是控制“白色污染”最有效的途径之一。PVA具有成膜性好等优点，制成的薄膜柔韧平滑，在薄膜材料中占有非常重要的地位。由于PVA薄膜耐油及有机溶剂等特点，其被广泛应用在食品包装保鲜、医药包装以及医院污染衣物的无接触处理、环境保护等众多领域。

由于 PVA 分子内存在大量羟基，所以 PVA 薄膜具有很高的吸水性和很强的分子内氢键作用。结构规整、结晶度高使得PVA软化熔融温度（220℃-240℃）高于其分解温度（200℃），因而热塑性加工难度大。因此通常需要在PVA中添加淀粉、纤维素、有机增塑剂等进行一些改性以改善其加工性能、耐水性、塑性、机械性能等。由于较强的极性，导致PVA薄膜具有很强的气体阻隔性，透气性能差，一定程度阻碍了PVA薄膜的应用研究进展。聚乙烯薄膜透气性也很差，为了改善其透气性，徐鸣等在“透气性塑料薄膜的研究与应用”（塑料科技,1999(2):15-17）中介绍了一种在聚乙烯中加入与其相容性较差的聚苯乙烯和聚丙烯等，再加入一些添加剂和助剂促使薄膜中进行发泡，形成微孔来提高其透气性。但此种方法对于微孔的形成很难控制，添加剂含量过高会使成膜性变差，并且对工艺和要求较高，不利于大规模生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有良好透气性能的聚乙烯醇薄膜及其制备方法。

本发明的目的是这样实现的，以聚乙烯醇树脂、淀粉、纤维素等为基本成膜物质，利用在水环境中具有优异结构稳定性能的金属有机框架化合物（MOFs）的结构间隙作为透气通道，通过两者配合赋予薄膜良好的透气性能。同时提供该薄膜的制备方法。

本发明涉及的透气性聚乙烯醇薄膜，为颗粒掺杂聚乙烯醇薄膜，其特征在于：掺杂剂为金属有机框架化合物（MOFs）。

本发明涉及的透气性聚乙烯醇薄膜，为颗粒掺杂聚乙烯醇薄膜，其特征在于：金属有机框架化合物（MOFs）掺杂量为0.006%-0.060%。

本发明涉及的透气性聚乙烯醇薄膜，为颗粒掺杂聚乙烯醇薄膜，其特征在于：所述金属有机框架化合物（MOFs）为Zr型（如UIO-66）MOFs纳米颗粒，Zn型（如ZIF-8）MOFs纳米颗粒，Cr型（如MIL-101）MOFs纳米颗粒中的一种，粒径50-200nm。

本发明涉及的透气性聚乙烯醇薄膜，为颗粒掺杂聚乙烯醇薄膜，其特征在于：所述聚乙烯醇优选为聚合度为1300-2400，醇解度为88-99%。

本发明涉及的透气性聚乙烯醇薄膜，为颗粒掺杂聚乙烯醇薄膜，其特征在于：所述淀粉优选为马铃薯淀粉，玉米淀粉，小麦淀粉，木薯淀粉，大米淀粉中的一种。