一种淀粉改性聚乙烯醇高阻隔可降解薄膜及制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种淀粉改性聚乙烯醇高阻隔可降解薄膜，还涉及上述淀粉改性聚乙烯醇高阻隔可降解薄膜的制备方法。
【背景技术】
[0002]聚乙烯醇(PVA)是为数不多的可由非石油路线大规模生产的性能优良的多羟基聚合物。PVA多羟基强氢键结构赋予其优异的综合性能，如优异的水溶性，力学性能和热性能优于聚烯烃，与工程塑料相当，优异的耐酸碱腐蚀、耐有机溶剂和阻隔性能，具可生物降解性等，广泛用于涂料、粘合剂、造纸用施胶剂、纺织上浆剂、乳化剂、分散剂、油田化学品、化妆品以及纤维、薄膜等，是国民经济所需关键材料。其中，因其生物可完全降解性和生物亲和性，且对人体无害的性质，加之随着科学进步和人们对环境保护意识的提高，可降解塑料已由最初的添加可降解崩裂型塑料发展到可完全降解的生物塑料，使其越来越多的应用在可降解薄膜领域。但完全醇解型PVA分子链结构规整，其侧基一羟基体积小，不影响其结晶，PVA晶体中相邻羟基间极易形成分子内、分子间氢键；室温下，约70%的羟基处于结合状态，使其熔点(Tm)高达220?245°C。但PVA在空气中加热至160°C以上就会脱水醚化，2000C以上就很快分解，形成含共轭双键的聚合物，因此，PVA难以熔融加工，其应用主要基于溶液法，仅能制备低维制品或用作助剂、辅助材料等，应用受限，且溶液法制备的产品含有溶剂等杂质，工艺复杂，成本高。为了克服PVA难以热塑加工的难题，现有技术中经常是通过添加增塑剂的方法改善其熔融加工性能，但是大量增塑剂的添加会降低PVA的综合性能，尤其是机械性能和阻隔性能。因此，迫切需要研发一种可熔融加工，同时机械性能和阻隔性能良好的聚乙烯醇可降解薄膜。
【发明内容】
[0003]本发明提供一种淀粉改性聚乙烯醇高阻隔可降解薄膜，解决了现有技术中存在的通过熔融加工制备的聚乙烯醇可降解薄膜机械性能低和阻隔性能差的技术问题。
[0004]本发明还提供上述淀粉改性聚乙烯醇高阻隔可降解薄膜制备方法。
[0005]本发明的第一技术方案是，一种高阻隔淀粉改性聚乙烯醇可降解薄膜，由聚乙烯醇组合物制备而成，所述聚乙烯醇组合物按照质量百分比由以下组分组成:60?75被％的聚乙烯醇，10?20wt%的经氧化剂改性的淀粉,5?15wt%的植物纤维，I?5wt%的天然多酚，O?Iwt%的氧化I丐，以上组分的质量总和为100%。
[0006]本发明第一技术方案的特点还在于，
[0007]氧化剂选自双氧水，高碘酸钠、高锰酸钾、硝酸铈或次氯酸钠中的一种。
[0008]淀粉选自玉米淀粉、大麦淀粉、小麦粉、燕麦淀粉、荞麦淀粉、黑麦淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉、甘薯淀粉、豆粉或香蕉淀粉中的一种。
[0009]植物纤维选自棉花、亚麻、大麻、黄麻、椰纤维中的一种。
[0010]本发明的另一技术方案是，一种淀粉改性聚乙烯醇高阻隔可降解薄膜的制备方法，包括以下步骤:
[0011]步骤1:淀粉的改性，将淀粉加入到浓度0.08?0.10g/mL的氧化剂水溶液中，淀粉与氧化剂的质量比为1:0.20?1:0.30，调节溶液成中性，于35?40°C下搅拌4?6h形成淀粉浆；抽滤、用水洗涤直至水中不含氧化剂，得到改性淀粉；
[0012]步骤2:将由60?75wt%的聚乙烯醇，10?20wt %的经氧化剂改性的淀粉,5?15wt%的植物纤维，I?5wt%的天然多酸,O?lwt%的氧化I丐组成的聚乙烯醇组合物充分混匀，并抽真空干燥；
[0013]步骤3:熔融挤出，将聚乙烯醇组合物进行熔融挤出，挤出温度为205°C?220°C，冷却，切粒得到淀粉改性聚乙烯醇颗粒；
[0014]步骤4:吹膜，将上述淀粉改性聚乙烯醇颗粒加入到吹膜机组进行吹塑，吹膜温度为175°C?180°C，得到淀粉改性聚乙烯醇高阻隔可降解薄膜。
[0015]本发明的有益效果是，经氧化剂改性的淀粉，醛基量增加，但仍保留伯醇，可和聚乙烯醇分子间形成氢键，因此，将氧化剂改性的氧化淀粉加入到聚乙烯醇基体中在提高聚乙烯醇薄膜机械性能的同时，还提高了其耐水性。植物纤维的加入进一步提高了聚乙烯醇薄膜的机械性能。天然多酚/氧化钙复合改性剂和淀粉的加入，削弱了聚乙烯醇分子原有的分子内核分子间氢键，降低了聚乙烯醇的熔点，扩大聚乙烯醇的熔融加工窗口，不必额外添加增塑剂，从而减少了增塑剂的加入对聚乙烯醇薄膜造成的机械性能和阻隔性能的下降。
【具体实施方式】
[0016]下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。
[0017]本发明的一种淀粉改性聚乙烯醇高阻隔可降解薄膜，由聚乙烯醇组合物制备而成，所述聚乙烯醇组合物按照质量百分比由以下组分组成:60?75wt%的聚乙烯醇，10?20wt%的经氧化剂改性的淀粉,5?15wt%的植物纤维，I?5wt%的天然多酸,0?lwt%的氧化钙，以上组分的质量总和为100%。
[0018]其中，氧化剂选自双氧水，高碘酸钠、高锰酸钾、硝酸铈或次氯酸钠中的一种；淀粉选自玉米淀粉、大麦淀粉、小麦粉、燕麦淀粉、荞麦淀粉、黑麦淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉、甘薯淀粉、豆粉或香蕉淀粉中的一种；植物纤维选自棉花、亚麻、大麻、黄麻、椰纤维中的一种。
[0019]上述淀粉改性聚乙烯醇高阻隔可降解薄膜的制备方法，包括以下步骤:
[0020]步骤1:淀粉的改性，将淀粉加入到浓度为0.08?0.10g/mL的氧化剂水溶液中，淀粉与氧化剂的质量比为1:0.20?1:0.30，调节溶液成中性，于35?40°C下搅拌4?6h形成淀粉浆；抽滤、用水洗涤直至水中不含氧化剂，得到改性淀粉；
[0021]步骤2:将由60?75wt%的聚乙烯醇，10?20wt %的经氧化剂改性的淀粉,5?15wt%的植物纤维，I?5wt%的天然多酸,O?lwt%的氧化I丐组成的聚乙烯醇组合物充分混匀，并抽真空干燥；
[0022]步骤3:熔融挤出，将聚乙烯醇组合物进行熔融挤出，挤出温度为205°C?220°C，冷却，切粒得到淀粉改性聚乙烯醇颗粒；
[0023]步骤4:吹膜，将上述淀粉改性聚乙烯醇颗粒加入到吹膜机组进行吹塑，吹膜温度为175°C?180°C，得到淀粉改性聚乙烯醇高阻隔可降解薄膜。
[0024]含羟基或羧基官能团的物质可以很好的提高薄膜的弹性和强度，淀粉中含有很多羟基，可与聚乙烯醇分子的羟基形成氢键，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机械性能。经氧化剂改性的氧化淀粉，醛基含量增加，增加了淀粉的疏水性，从而可提高所得薄膜的耐水性。而且氧化剂在氧化淀粉时，不会破坏淀粉的伯醇，淀粉仍然有足够的羟基和聚乙烯醇分子间形成氢键，因此，经氧化剂改性的氧化淀粉加入到聚乙烯醇基体中可以在提高聚乙烯醇薄膜机械性能的同时，提高其耐水性。
[0025]植物纤维为天然纤维，具有天然可降解性和一定的机械强度，植物纤维的加入可以进一步提高聚乙烯醇薄膜的机械性能。
[0026]天然多酚/氧化钙复合改性剂和淀粉中均含有羟基，可与聚乙烯醇分子的羟基形成分子间氢键，削弱聚乙烯醇分子原有的分子内和分子间氢键，降低聚乙烯醇的熔点，扩大聚乙烯醇的熔融加工窗口，