专利名称：一种单面疏水改性聚乙烯醇薄膜的制备方法
技术领域：
本发明涉及了一种聚乙烯醇薄膜的制备方法。
背景技术：
聚乙烯醇是一种低毒、化学性质稳定、易于加工成膜、化学性质稳定和生物降解性良好的乙烯基水溶性高分子，其优良的成膜性被应用于包装、膜分离、图书装订等领域中。现有方法制备的聚乙烯醇薄膜由于聚乙烯醇的多羟基、强氢键结构特点，使之在成膜后具有强亲水性和水溶性，因此，现有聚乙烯醇薄膜缺乏防水性，使其在包装方面的应用受到限制。
发明内容
本发明是要解决现有方法制备的聚乙烯醇薄膜缺乏防水性的问题，提供一种单面疏水改性聚乙烯醇薄膜的制备方法。 本发明的一种单面疏水改性聚乙烯醇薄膜的制备方法按以下步骤进行一、将聚乙烯醇固体与去离子水混合，在80 95°C的水浴条件下搅拌2 5h后，用超声波仪在频率为28 IOOHz功率为40 100W条件下进行8 20min的超声处理，然后用真空泵进行5 20min的真空脱泡，得到质量分数为2% 8%的聚乙烯醇成膜液，接着采用流延成膜法在玻璃板上制备聚乙烯醇薄膜；二、将硅烷偶联剂溶于有机溶剂中制备成硅烷偶联剂质量分数为O. 5% 2%的有机溶液，用高压喷枪向聚乙烯醇薄膜表面上喷洒硅烷偶联剂有机溶液I 2min，自然风干 5 20min ；三、将异氰酸酯溶于有机溶剂中制备成异氰酸酯质量分数为O. 5% 3%的有机溶液，用高压喷枪向经步骤二处理过的聚乙烯醇薄膜表面喷洒异氰酸酯类有机溶液I 2min,自然风干5 20min ；四、将脂肪醇溶于有机溶剂中制备成脂肪醇质量分数为O. 2% 2%的有机溶液，用高压喷枪向经步骤三处理过的聚乙烯醇薄膜表面喷洒脂肪醇有机溶液I 2min，自然风干5 20min，即得到单面疏水改性聚乙烯醇薄膜；其中，步骤二中所采用的硅烷偶联剂为KH550、KH560、KH570或KH792 ;步骤三所采用的异氰酸酯为TDI、HDI、MDI或PAPI ;步骤四所采用的脂肪醇为戊醇、辛醇、十六醇或十八醇；步骤二和步骤三中所采用的有机溶剂为丙酮、乙醇、甲醇或丁酮。本发明在不改变聚乙烯醇薄膜优良的力学性能的前提下制备单面疏水改性聚乙烯醇薄膜，方法简单，易工业化生产。单面疏水改性聚乙烯醇薄膜的一面可以继续保持聚乙烯醇薄膜亲水性能，而另一面的疏水接触角最高达135° ,其疏水性能具有防水功效,可广泛应用于防水包装材料领域中。
图I是试验I得到的疏水改性聚乙烯醇薄膜亲水面接触角；图2是试验I得到的疏水改性聚乙烯醇薄膜疏水面接触角；图3是试验I得到的疏水改性聚乙烯醇薄膜的环境扫描电子显微镜图；图4是试验I得到的疏水改性聚乙烯醇薄膜傅里叶红外图。
具体实施例方式具体实施方式
一一种单面疏水改性聚乙烯醇薄膜的制备方法，所述的制备方法按照以下方式进行一、将聚乙烯醇固体与去离子水混合，在80 95°C的水浴条件下搅拌2 5h后，用超声波清洗仪在频率为28 IOOHz功率为40 100W的条件下进行8 20min的超声处理，然后用真空泵进行5 20min的真空脱泡，得到质量分数为2% 8%的聚乙
烯醇成膜液，接着采用流延成膜法在玻璃板上制备聚乙烯醇薄膜；二、将硅烷偶联剂溶于有机溶剂中制备成硅烷偶联剂质量分数为O. 5% 2%的有机溶液，用高压喷枪对聚乙烯醇薄膜表面上喷洒硅烷偶联剂有机溶液I 2min，自然风干 5 20min ；三、将异氰酸酯溶于有机溶剂中制备成异氰酸酯质量分数为O. 5% 3%有机溶液，用高压喷枪向经步骤二处理过的聚乙烯醇薄膜表面喷洒异氰酸酯有机溶液I 2min，自然风干5 20min ；四、将脂肪醇溶于有机溶剂中制备成脂肪醇质量分数为O. 2% 2%有机溶液，用高压喷枪向经步骤三处理过的聚乙烯醇薄膜表面喷洒脂肪醇有机溶液I 2min，自然风干5 20min，即得到单面疏水改性聚乙烯醇薄膜；其中，步骤二中所采用的硅烷偶联剂为ΚΗ550(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)、ΚΗ560(γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷)、ΚΗ570(γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷)或ΚΗ792(γ-乙二胺基丙基三乙氧基硅烷)；步骤三所采用的异氰酸酯为TDI (甲苯二异氰酸酯)、HDI (六亚甲基二异氰酸酯)、MDI (二苯基甲烷二异氰酸酯)或PAPI (多苯基多亚甲基多异氰酸酯)；步骤四所采用的脂肪醇为戊醇、辛醇、十六醇或十八醇；步骤二和步骤三中所采用的有机溶剂为丙酮、乙醇、甲醇或丁酮。本实施方式在不改变聚乙烯醇薄膜优良的力学性能的前提下制备单面疏水改性聚乙烯醇薄膜，方法简单，易工业化生产。单面疏水改性聚乙烯醇薄膜的一面可以继续保持聚乙烯醇薄膜亲水性能，而另一面的疏水接触角最高达135°，其疏水性能具有防水功效，可广泛应用于防水包装材料领域中。
具体实施方式
二 本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤一中聚乙烯醇成膜液的质量分数为4%。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三本实施方式与具体实施方式
一或二不同的是步骤一中在85°C的水浴条件下进行搅拌。其它与具体实施方式
一或二相同。
具体实施方式
四本实施方式与具体实施方式
一至三之一不同的是步骤二中将硅烷偶联剂溶于有机溶剂中制备成硅烷偶联剂质量分数为2%的有机溶液。其它与具体实
施方式一至三之一相同。
具体实施方式
五本实施方式与具体实施方式
一至四之一不同的是步骤二中用高压喷枪对聚乙烯醇薄膜表面上喷洒硅烷偶联剂有机溶液lmin，自然风干lOmin。其它与具体实施方式
一至四之一相同。
具体实施方式
六本实施方式与具体实施方式
一至五之一不同的是步骤三将异氰酸酯溶于有机溶剂中制备成异氰酸酯质量分数为2%的有机溶液。其它与具体实施方式
一至五之一相同。
具体实施方式
七本实施方式与具体实施方式
一至六之一不同的是步骤三中用高压喷枪对经步骤二处理过的聚乙烯醇薄膜表面喷洒异氰酸酯有机溶液lmin，自然风干IOmin0其它与具体实施方式
一至六之一相同。
具体实施方式
八本实施方式与具体实施方式
一至七之一不同的是将脂肪醇溶于有机溶剂中制备成脂肪醇质量分数为2%的有机溶液。其它与具体实施方式
一至七之一相同。
具体实施方式
九本实施方式与具体实施方式
一至八之一不同的是步骤四中用高压喷枪向经步骤三处理过的聚乙烯醇薄膜表面喷洒脂肪醇有机溶液lmin，自然风干IOmin0其它与具体实施方式
一至八之一相同。
具体实施方式
十本实施方式与具体实施方式
一至九之一不同的是步骤二、步骤三、和步骤四中的高压喷枪的喷洒条件为吸附空气压力为O. 05 IMPa，空气通入速度为75L/min，出料口径Φ为I. 0_，喷洒速度为95mL/min。其它与具体实施方式
一至九之一相同。用以下试验验证本发明的有益效果试验I本试验一种单面疏水改性聚乙烯醇薄膜的制备方法按以下步骤进行一、将聚乙烯醇固体与去离子水混合，在85°C的水浴条件下搅拌2后，用超声波仪在频率为IOOHz功率为90W条件下进行IOmin的超声处理，然后用真空泵进行IOmin的真空脱泡，得到质量分数为4%的聚乙烯醇成膜液，接着采用流延成膜法在玻璃板上制备聚乙烯醇薄膜；二、将KH550溶于丙酮中制备KH550质量分数为2%的KH550丙酮溶液，用高压喷枪向聚乙烯醇薄膜表面上喷洒KH550丙酮溶液lmin,自然风干IOmin ；三、将甲苯二异氰酸酯溶于丙酮中制备甲苯二异氰酸酯质量分数为2%的甲苯二异氰酸酯丙酮溶液，用高压喷枪向经步骤2处理过的聚乙烯醇薄膜表面喷洒甲苯二异氰酸酯丙酮溶液，lmin,自然风干IOmin ；四、将十八醇溶于丙酮中制备十八醇质量分数为2%的十八醇丙酮溶液，用高压喷枪向经步骤三处理过的聚乙烯醇薄膜表面喷洒十八醇丙酮溶液lmin，自然风干lOmin，即得到单面疏水改性聚乙烯醇薄膜；其中步骤二、步骤三、和步骤四中的高压喷枪的喷洒条件为吸附空气压力为O. IMPa，空气通入速度为75L/min，出料口径Φ为I. 0mm，喷洒速度为
15mT ,/mi η η本试验制备的单面疏水改性聚乙烯醇薄膜的亲水角和疏水角如图I和图2所示，从图I和图2可以看出本试验制备的单面疏水改性聚乙烯醇薄膜具有一面亲水，接触角为23° ;而一面疏水，接触角为129°。本试验制备的单面疏水改性聚乙烯醇薄膜的环境扫描电子显微镜如图2所示，从图2可以看出，单面疏水改性聚乙烯醇薄膜厚度在40 μ m左右，通过倾斜观察可以看到薄膜的断裂面和疏水面，疏水面略有粗糙。将本试验步骤一制备的聚乙烯醇薄膜、经步骤二处理的薄膜、经步骤三处理的薄膜及步骤四得到的单面疏水改性聚乙烯醇薄膜进行傅里叶红外光谱测试，得到各自傅里叶红外光谱图，如图4所示，其中a为聚乙烯醇薄膜的傅里叶红外光谱，b为经步骤二处理的薄膜的傅里叶红外光谱，c为经步骤三处理的薄膜的傅里叶红外光谱，d为单面疏水改性聚乙烯醇薄膜的傅里叶红外光谱；从图4可以看出结果表明经过各个步骤疏水改性后亲/疏水聚乙烯醇薄膜仍具有聚乙烯醇的基本化学结构。将本试验步骤一制备的聚乙烯醇薄膜和步骤四得到的单面疏水改性聚乙烯醇薄膜进行拉伸强度和断裂伸长率分析，得出各自数据如表I所示；从表I可知，改性后的薄膜拉伸强度较明显的增加，断裂伸长率有明显降低。表I
权利要求
1.一种单面疏水改性聚乙烯醇薄膜的制备方法，其特征在于单面疏水改性聚乙烯醇薄膜的制备方法是通过以下步骤实现 一、将聚乙烯醇固体与去离子水混合，在80 95°C的水浴条件下搅拌2 5h后，用超声波仪在频率为28 100Hz、功率为40 100W的条件下进行8 20min的超声处理，然后用真空泵进行5 20min的真空脱泡，得到质量分数为2% 8%的聚乙烯醇成膜液，接着采用流延成膜法在玻璃板上制备聚乙烯醇薄膜； 二、将硅烷偶联剂溶于有机溶剂中制备成硅烷偶联剂质量分数为O.5% 2%的有机溶液，用高压喷枪向聚乙烯醇薄膜表面上喷洒硅烷偶联剂有机溶液I 2min，自然风干5 20min ； 三、将异氰酸酯溶于有机溶剂中制备成异氰酸酯质量分数为1.0% 3.0%的有机溶液，用高压喷枪向经步骤二处理过的聚乙烯醇薄膜表面喷洒异氰酸酯有机溶液I 2min，自然风干5 20min ； 四、将脂肪醇溶于有机溶剂中制备成脂肪醇质量分数为O.2% 2%的有机溶液，用高压喷枪向经步骤三处理过的聚乙烯醇薄膜表面喷洒脂肪醇有机溶液I 2min，自然风干5 20min，即得到单面疏水改性聚乙烯醇薄膜；其中，步骤二中所采用的硅烷偶联剂为KH550、KH560、KH570或KH792 ;步骤三所采用的异氰酸酯为TDI、HDI、MDI或PAPI ;步骤四所采用的脂肪醇为戊醇、辛醇、十六醇或十八醇；步骤二和步骤三中所采用的有机溶剂为丙酮、乙醇、甲醇或丁酮。
2.根据权利要求I所述的一种单面疏水改性聚乙烯醇薄膜的制备方法，其特征在于步骤一中聚乙烯醇成膜液的质量分数为4%。
3.根据权利要求I或2所述的一种单面疏水改性聚乙烯醇薄膜的制备方法，其特征在于步骤一中在85°C的水浴条件下进行搅拌。
4.根据权利要求3所述的一种单面疏水改性聚乙烯醇薄膜的制备方法，其特征在于步骤二中将硅烷偶联剂溶于有机溶剂中制备成硅烷偶联剂质量分数为2%的有机溶液。
5.根据权利要求4所述的一种单面疏水改性聚乙烯醇薄膜的制备方法，其特征在于步骤二中用高压喷枪对聚乙烯醇薄膜表面上喷洒硅烷偶联剂有机溶液lmin，自然风干IOmin0
6.根据权利要求5所述的一种单面疏水改性聚乙烯醇薄膜的制备方法，其特征在于步骤三将异氰酸酯溶于有机溶剂中制备成异氰酸酯质量分数为2%的有机溶液。
7.根据权利要求6所述的一种单面疏水改性聚乙烯醇薄膜的制备方法，其特征在于步骤三中用高压喷枪向经步骤二处理过的聚乙烯醇薄膜表面喷洒异氰酸酯有机溶液lmin，自然风干lOmin。
8.根据权利要求7所述的一种单面疏水改性聚乙烯醇薄膜的制备方法，其特征在于步骤四中将脂肪醇溶于有机溶剂中制备脂肪醇质量分数为2%的有机溶液。
9.根据权利要求8所述的一种单面疏水改性聚乙烯醇薄膜的制备方法，其特征在于步骤四中用高压喷枪向经步骤三处理过的聚乙烯醇薄膜表面喷洒脂肪醇有机溶液lmin，自然风干lOmin。
10.根据权利要求9所述的一种单面疏水改性聚乙烯醇薄膜的制备方法，其特征在于步骤二、步骤三、和步骤四中的高压喷枪的喷洒条件为吸附空气压力为O. 05 IMPa，空气通 入速度为75L/min，出料口径O为I. Omm，喷洒速度为95mL/min。
全文摘要
一种单面疏水改性聚乙烯醇薄膜的制备方法，它涉及一种聚乙烯醇薄膜的制备方法。本发明是要解决现有方法制备的聚乙烯醇薄膜缺乏防水性的问题。制备方法1、制备聚乙烯醇成膜液，用流延成膜法在玻璃板上制备聚乙烯醇薄膜；2、用高压喷枪将硅烷偶联剂丙酮溶液喷洒在聚乙烯醇薄膜表面进行表面改性；3、用高压喷枪将二异氰酯类丙酮溶液喷洒在经步骤2处理过的聚乙烯醇薄膜表面进行接枝反应；4、用高压喷枪将脂肪醇丙酮溶液喷洒在经步骤3处理过的聚乙烯醇薄膜表面，然后自然风干5～20min，即得到单面疏水改性聚乙烯醇薄膜。本发明制备的聚乙烯醇薄膜具有防水性。本发明适用于防水包装材料领域。
文档编号C08J7/04GK102807682SQ20121030504
公开日2012年12月5日 申请日期2012年8月24日 优先权日2012年8月24日
发明者李坚, 李国梁, 王立娟 申请人:东北林业大学