一种溶剂和氨气响应型的强韧淀粉/聚乙烯醇复合膜及其制备方法与应用

本发明涉及高分子复合材料，具体涉及一种溶剂和氨气响应型的强韧淀粉/聚乙烯醇复合膜及其制备方法与应用。

背景技术：

1、淀粉属于高分子碳水化合物，来源丰富，价格低廉，具有完全可降解的特性，以及高生物相容性和良好的成膜性，是最有潜力的天然生物降解材料之一。然而，淀粉基材料具有较差的机械性能和水汽阻隔性能、紫外线屏蔽性能、高能短波蓝光阻隔性能局限性制约了淀粉的使用价值。因此，一种克服淀粉缺点的方法是将其与天然生物聚合物混合。聚乙烯醇与淀粉作为生物可降解材料，具有良好成膜性能、生物相容性以及环境友好性，在食品包装、生物医疗、智能凝胶等领域具有广泛的应用前景。在淀粉材料中加入聚乙烯醇可以提高材料的机械性能，生产出更经济更环保的淀粉/聚乙烯醇复合材料。但是，淀粉/聚乙烯醇复合材料具有较差的紫外阻隔、氧气阻隔等性能，同时缺少氨气响应、抗菌等功能，使其在实际运用中受到了一定的限制。本发明以淀粉/聚乙烯醇为基质，利用纳米花状铁基配合物作为功能性填料，以此来改善淀粉/聚乙烯醇复合材料的力学强度、韧性、紫外阻隔、高能蓝光阻隔、氧气阻隔性、氨气响应变色、溶剂响应变色等性能，开发兼具紫外阻隔和氨气响应功能的强韧淀粉/聚乙烯醇纳米复合材料，拓宽其在食品包装、智能材料、生物医学、氨气响应材料、氨气检测、环境监测与安全等领域的应用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对现有技术的不足，以玉米淀粉、聚乙烯醇为基料、纳米花状铁基配合物为填料，提供一种溶剂和氨气响应型的强韧淀粉/聚乙烯醇复合膜及其制备方法，将花状铁基配合物纳米粒子添加到玉米淀粉/聚乙烯醇基体中以后，能够有效地改善玉米淀粉/聚乙烯醇复合膜材料的紫外线屏蔽性能、高能短波蓝光阻隔性能、力学强度、韧性、氧气阻隔性、氨气响应变色、溶剂响应变色等性能，且制备工艺简单环保，成本低廉，适于放大生产。

2、本发明的技术方案：

3、本发明提供了一种溶剂和氨气响应型的强韧淀粉/聚乙烯醇复合膜，由以下重量份的组分组成：玉米淀粉100份，聚乙烯醇100份，铁基配合物2-6份。

4、所述铁基配合物为花状纳米粒子，其制备方法包括以下步骤：

5、 (1) 将97.5质量份的1h-吲唑-6-羧酸溶解于1000质量份去离子水中，备用；(2)将54质量份的六水合氯化铁溶解于1000质量份去离子水，备用；(3) 将上述步骤(2)的氯化铁溶液缓慢滴加至步骤(1)溶液中，在室温下搅拌反应1 h，然后离心、洗涤、干燥，即得到铁基配合物。

6、本发明还提供了上述溶剂和氨气响应型的强韧淀粉/聚乙烯醇复合膜制备方法，其特征在于包括以下步骤：

7、 （1）将100份玉米淀粉、100份聚乙烯醇加入到3000份去离子水中，在95℃下搅拌1h，得到均匀的共混溶液，备用；

8、 （2）将2-6份铁基配合物分散于1000份去离子水中，在室温下搅拌1h，得到均匀的分散液，备用；

9、 （3）将步骤（2）所得分散液加入到步骤（1）所得的共混溶液中，并在95℃下搅拌1h，得到均匀的成膜液，备用；

10、 （4）将步骤（3）中的成膜液浇注到塑料模具上，在55℃的真空烘箱中干燥24h，即得到溶剂和氨气响应型的强韧淀粉/聚乙烯醇复合膜。

11、本发明具有的有益效果：

12、本发明利用纳米花状铁基配合物作为功能性填料，能够有效地改善淀粉/聚乙烯醇复合膜材料的性能。本发明所制备得到的溶剂和氨气响应型的强韧淀粉/聚乙烯醇复合膜具有优异的力学强度、韧性、紫外阻隔、高能蓝光阻隔、氧气阻隔性、氨气响应变色、溶剂响应变色性能，且制备工艺简单环保，成本低廉，适于放大生产，在氨气的可视化检测、紫外阻隔材料、抗菌材料、食品包装、智能材料、环境监测与安全领域等领域具有广泛的应用价值。

技术特征：

1.一种溶剂和氨气响应型的强韧淀粉/聚乙烯醇复合膜，其特征在于，由以下重量份的组分组成：玉米淀粉100份，聚乙烯醇100份，铁基配合物2-6份；

2.根据权利要求1所述的溶剂和氨气响应型的强韧淀粉/聚乙烯醇复合膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

3.根据权利要求1所述的溶剂和氨气响应型的强韧淀粉/聚乙烯醇复合膜的应用，其特征在于，可应用于氨气的可视化检测、紫外阻隔材料、抗菌材料、食品包装、智能材料、环境监测与安全领域。

技术总结
本发明涉及高分子复合材料技术领域，具体涉及一种溶剂和氨气响应型的强韧淀粉/聚乙烯醇复合膜及其制备方法与应用，它是由如下原料制备而成的：玉米淀粉、聚乙烯醇、铁基配合物。本发明还提供了上述强韧淀粉/聚乙烯醇复合膜的制备方法，所制备的强韧淀粉/聚乙烯醇复合膜具有优异的力学强度、韧性、紫外阻隔、高能蓝光阻隔、氧气阻隔性、氨气响应变色与溶剂响应变色性能，且制备工艺简单、环保、成本低廉，适于放大生产，在氨气的可视化检测、紫外阻隔材料、抗菌材料、食品包装、智能材料、环境监测与安全等领域具有广泛的应用价值。

技术研发人员：唐群,许宗澍,邹志明,李和平,郑光禄,杨莹莹,刘金聚
受保护的技术使用者：桂林理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15