CN102558589A - 一种甲醛交联明胶/pva复合膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种甲醛交联明胶/PVA复合膜的制备方法，涉及一种明胶/PVA复合膜的制备方法，先将聚乙烯醇水溶液和明胶水溶液混合后，加入一定量的增塑剂和甲醛，然后在0-10℃下保存2-5小时，再在恒温水浴中搅拌均匀，将混合均匀的混合液倒入模具中自然流延，使混合液在室温下干燥，即得到甲醛交联的明胶/PVA复合膜。本发明制备的产品在拥有良好的相容性及一定降解性的同时，其比一般的明胶/PVA复合膜具有更好的力学性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种明胶/PVA复合膜的制备方法，具体是一种甲醛交联明胶/PVA复合膜的制备方法。
背景技术
近些年来，人们越来越意识到由于聚氯乙烯类包装材料的大量使用造成的白色污染给环境带来的严重危害。人们也开始研究越来越多的新型可降解的复合材料，这类复合材料多是借助天然高分子材料的可降解性和合成高分子材料的良好的机械性能和力学性能，从而将不同的天然高分子和合成高分子复合在一起制成综合两类材料优点的复合材料。此类复合材料种类有许多，明胶/PVA复合膜就是其中一种。明胶是由多种氨基酸组成且来源于动物体的一种蛋白质，是一种高分子天然材料，具有良好的生物相容性、可降解性，聚乙烯醇（PVA）是一种无毒、无刺激性的亲水性的高聚物，具有良好的生物亲和性、成膜性及较好的力学性能。目前现有技术制得的普通的明胶/PVA复合膜，通过控制膜中两组分的比例能较好的控制其相容性等问题，但是膜的力学性能、溶解性方面往往达不到较高的使用要求，而本发明通过在制膜过程中添加交联剂甲醛和增塑剂，以及改进其它工艺条件，最终使制得的明胶/PVA复合膜比普通的膜具有更好的力学性能。
发明内容
为了改善普通明胶/PVA复合膜的力学性能，本发明提供一种甲醛交联明胶/PVA复合膜的制备方法。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种甲醛交联明胶/PVA复合膜的制备方法，包括以下几个步骤：
（1）聚乙烯醇（PVA）溶液的制备：称取4-11重量份的聚乙烯醇加入三口烧瓶，再量取80-105重量份的蒸馏水加入三口烧瓶中，将烧瓶置于80-90℃的恒温水浴中搅拌至聚乙烯醇完全溶解，得到聚乙烯醇水溶液，即A溶液；
（2）明胶溶液的制备：称取5-10重量份的明胶加入烧杯中，再量取80-100重量份的蒸馏水加入烧杯中，室温下溶胀30min后，在50℃的恒温水浴中搅拌至明胶完全溶解，过滤除去杂质，即得到明胶溶液，即B溶液；
（3）明胶/PVA复合膜的制备：按重量比3：1-5：1称取A、B两种溶液加入到三口烧瓶中，再加入增塑剂和甲醛，搅拌后在低温0-10℃下保存2-5小时，然后在30-70℃的恒温水浴中搅拌4小时，将混合均匀的混合液倒入模具中自然流延，使混合液在室温下干燥，即得到明胶/PVA复合膜。
所述的A溶液中，聚乙烯醇与水的重量比优选为1：9，B溶液中，明胶与水的重量比优选为1：9，A、B两种溶液的重量比优选为4：1。
所述的增塑剂为乙二醇、甘油或者PEG200，其用量为A、B两种溶液总重的0.6％。
所述的甲醛的用量为A、B两种溶液总重的0.03%-0.08％。
有益效果：本发明制备的明胶/PVA复合膜在拥有良好的相容性及一定的降解性的同时，其比普通膜具有更好地力学性能，提高了复合膜的拉伸强度以及耐水性；本发明方法中尤其是经过低温处理的一段时间亦辅助增加了膜的力学性能；本发明产品可以应用在农用地膜及其他物品包装领域。
具体实施方式
一种甲醛交联明胶/PVA复合膜的制备方法，包括以下几个步骤：
（1）聚乙烯醇溶液的制备：称取4-11重量份的聚乙烯醇加入三口烧瓶，再量取80-105重量份的蒸馏水加入三口烧瓶中，将烧瓶置于80-90℃的恒温水浴中搅拌至聚乙烯醇完全溶解，得到聚乙烯醇水溶液，即A溶液；
（2）明胶溶液的制备：称取5-10重量份的明胶加入烧杯中，再量取80-100重量份的蒸馏水加入烧杯中，室温下溶胀30min后，在50℃的恒温水浴中搅拌至明胶完全溶解，过滤除去杂质，即得到明胶溶液，即B溶液；
（3）明胶/PVA复合膜的制备：按重量比3：1-5：1称取A、B两种溶液加入到三口烧瓶中，再加入增塑剂和甲醛，搅拌后在低温0-10℃下保存2-5小时，然后在30-70℃的恒温水浴中搅拌4小时，将混合均匀的混合液倒入模具中自然流延，使混合液在室温下干燥，即得到甲醛交联明胶/PVA复合膜。
所述的A溶液中，聚乙烯醇与水的重量比优选为1：9，B溶液中，明胶与水的重量比优选为1：9，A、B两种溶液的重量比优选为4：1。
所述的增塑剂为乙二醇、甘油或者PEG200，其用量为A、B两种溶液总重的0.6％。
所述的甲醛的用量为A、B两种溶液总重的0.03%-0.08％。
力学性能测试：根据国标GB/T1040.3将膜裁成亚棱形，放的在室温下干燥器中(干燥器底部为饱和的KBr溶液)平衡60h后测试，测试夹具间距为25mm，拉伸速率50mm/min，测试在室温下进行，测试5～7个试样，取算术平均值。
溶解率测试方法：将膜裁成1cm×1cm大小的方块，首先将其烘干称其质量m1，然后再将膜浸入含有10mL蒸馏水的小烧杯中浸泡60min，用滤纸吸去表面水分，最后再将膜置入到烘箱中烘干，称其质量m2，其溶解率=(m1－m2)/m1×100%。
实施例1
称取10g聚乙烯醇置于三口烧瓶中，加入90g蒸馏水，在90℃的恒温水浴中机械搅拌至其完全溶解，再过滤除去杂质，得到溶液浓度为10%的聚乙烯醇水溶液；
称取10g明胶置于烧杯中，加入90g蒸馏水，先在室温下溶胀30min，后在50℃的恒温水浴中搅拌至其完全溶解，再过滤除去杂质，即得到溶液浓度为10%的明胶溶液；
将上述聚乙烯醇溶液和明胶溶液按重量比4：1加入到250ml三口烧瓶中，再加入两种溶液总重0.6%的增塑剂乙二醇和两种溶液总重0.08%的甲醛，然后在0℃环境下储存5小时，然后在50℃的恒温水浴中机械搅拌反应4小时，将混合均匀的混合液倒入模具中自然流延，使混合液在室温下干燥，即可得到明胶/PVA复合膜。
复合膜的力学性能测试结果为：拉伸强度为38.3MPa，断裂伸长率为501%，膜的溶解率测试结果为11.8%。
实施例2
称取10g聚乙烯醇置于三口烧瓶中，加入90g蒸馏水，在90℃的恒温水浴中机械搅拌至其完全溶解，再过滤除去杂质，得到溶液浓度为10%的聚乙烯醇水溶液；
称取10g明胶置于烧杯中，加入90g蒸馏水，先在室温下溶胀30min，后在50℃的恒温水浴中搅拌至其完全溶解，再过滤除去杂质，即得到溶液浓度为10%的明胶溶液；
将上述聚乙烯醇溶液和明胶溶液按重量比4：1加入到250ml三口烧瓶中，再加入两种溶液总重0.6%的增塑剂甘油和两种溶液总重0.03%的甲醛，然后在10℃环境下储存2小时，然后在30℃的恒温水浴中机械搅拌反应4小时，将混合均匀的混合液倒入模具中自然流延，使混合液在室温下干燥，即可得到明胶/PVA复合膜。
复合膜的力学性能测试结果为：拉伸强度为30.3MPa，断裂伸长率为539%，膜的溶解率测试结果为：17.6%。
实施例3
称取10g聚乙烯醇置于三口烧瓶中，加入90g蒸馏水，在90℃的恒温水浴中机械搅拌至其完全溶解，再过滤除去杂质，得到溶液浓度为10%的聚乙烯醇水溶液；
称取10g明胶置于烧杯中，加入90g蒸馏水，先在室温下溶胀30min，后在50℃的恒温水浴中搅拌至其完全溶解，再过滤除去杂质，即得到溶液浓度为10%的明胶溶液；
将上述聚乙烯醇溶液和明胶溶液按重量比3：1加入到250ml三口烧瓶中，再加入两种溶液总重0.6%的增塑剂PEG200和两种溶液总重0.06%的甲醛，然后在10℃环境下储存2小时，然后在50℃的恒温水浴中机械搅拌反应4小时，将混合均匀的混合液倒入模具中自然流延，使混合液在室温下干燥，即可得到明胶/PVA复合膜。
复合膜的力学性能测试结果为：拉伸强度为33.6MPa，断裂伸长率为535%，膜的溶解率测试结果为：16.1%。
实施例4
称取10g聚乙烯醇置于三口烧瓶中，加入90g蒸馏水，在90℃的恒温水浴中机械搅拌至其完全溶解，再过滤除去杂质，得到溶液浓度为10%的聚乙烯醇水溶液；
称取10g明胶置于烧杯中，加入90g蒸馏水，先在室温下溶胀30min，后在50℃的恒温水浴中搅拌至其完全溶解，再过滤除去杂质，即得到溶液浓度为10%的明胶溶液；
将上述聚乙烯醇溶液和明胶溶液按重量比5：1加入到250ml三口烧瓶中，再加入两种溶液总重0.6%的增塑剂乙二醇和两种溶液总重0.08%的甲醛，然后在5℃环境下储存4小时，然后在70℃的恒温水浴中机械搅拌反应4小时，将混合均匀的混合液倒入模具中自然流延，使混合液在室温下干燥，即可得到明胶/PVA复合膜。
复合膜的力学性能测试结果为：拉伸强度为36.5MPa，断裂伸长率为531%，膜的溶解率测试结果为：9.6%。
对比例1
称取10g聚乙烯醇置于三口烧瓶中，加入90g蒸馏水，在90℃的恒温水浴中机械搅拌至其完全溶解，再过滤除去杂质，得到溶液浓度为10%的聚乙烯醇水溶液；
称取10g明胶置于烧杯中，加入90g蒸馏水，先在室温下溶胀30min，后在50℃的恒温水浴中搅拌至其完全溶解，再过滤除去杂质，即得到溶液浓度为10%的明胶溶液；
将上述聚乙烯醇溶液和明胶溶液按重量比4：1加入到250ml三口烧瓶中，加入两种溶液总重0.6%的增塑剂乙二醇，然后在0℃环境下储存5小时，然后在50℃的恒温水浴中机械搅拌反应4小时，将混合均匀的混合液倒入模具中自然流延，使混合液在室温下干燥，即可得到明胶/PVA复合膜。
复合膜的力学性能测试结果为：拉伸强度为19.8MPa，断裂伸长率为610%，膜的溶解率测试结果为：32.9%。
通过对比例和实施例之间的比较，也可以看出，在复合膜中明胶与PVA在相同比例时，加入甲醛后复合膜的断裂伸长率有所下降，但是复合膜的拉伸强度有了明显的提高，同时加入甲醛后膜的溶解率有所下降，可增强其耐水性。
Claims (3)
1.一种甲醛交联明胶/PVA复合膜的制备方法，其特征在于：包括以下几个步骤：
（1）聚乙烯醇溶液的制备：称取4-11重量份的聚乙烯醇加入三口烧瓶，再加入80-105重量份的蒸馏水，将烧瓶置于80-90℃的恒温水浴中搅拌至聚乙烯醇完全溶解，得到聚乙烯醇水溶液，即PVA溶液；
（2）明胶溶液的制备：称取5-10重量份的明胶加入烧杯中，再加入80-100重量份的蒸馏水，室温下溶胀30min后，在50℃的恒温水浴中搅拌至明胶完全溶解，过滤除去杂质后，即得到明胶溶液；
（3）明胶/PVA复合膜的制备：将上述PVA溶液和明胶溶液按重量比3：1-5：1加入到三口烧瓶中，再加入增塑剂和甲醛，搅拌后在0-10℃低温下保存2-5小时，然后在30-70℃的恒温水浴中搅拌4小时，将混合均匀的混合液倒入模具中自然流延，使混合液在室温下干燥，即得到明胶/PVA复合膜。
2.如权利要求1所述的一种甲醛交联明胶/PVA复合膜的制备方法，其特征在于：所述的增塑剂为乙二醇、甘油或者PEG200，其用量为PVA溶液和明胶溶液总重的0.6％。
3.如权利要求1所述的一种甲醛交联明胶/PVA复合膜的制备方法，其特征在于：所述的甲醛的用量为PVA溶液和明胶溶液总重的0.03%-0.08％。
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