酯化聚乙烯醇薄膜的制备

2019-06-26黄飞扬梁峻铖

山东化工 2019年11期

黄飞扬，梁峻铖，蒋欢，舒友

(怀化学院化学与材料工程学院聚乙烯醇纤维材料制备技术湖南省工程实验室，湖南怀化 418000)

聚乙烯醇 (PVA) 是一种性能优良的水溶性高分子聚合物, 可广泛用于纺织、涂料、胶黏剂、纸加工助剂、建筑、化妆品、木材加工等行业, 然而其耐水性差、热塑加工性差[1-2]等使其应用受到了一些限制。国内外在采用丙烯酸、丙烯酰胺等小分子单体接枝聚合改善 PVA 的耐水性能、生物相容性能等方面已开展了大量研究工作[3-8]。虽然研究工作者在聚乙烯醇酯化改性上取得了可喜的成绩，但仍存在工艺流程长、效率低等不足。

本文以聚乙烯醇、马来酸酐为原料，一步法制备酯化聚乙烯醇薄膜，研究马来酸酐的最佳用量、最佳加工工艺参数，对酯化聚乙烯醇薄膜进行拉伸性能、水溶性进行测试。目前未见该方面的报道。

1 实验

1.1 主要原料

聚乙烯醇，1799，内蒙古鄂尔多斯市蒙西高新技术工业园；马来酸酐，分析纯，天津市科密欧化学试剂有限公司。

1.2 主要设备及仪器

万能试验机，WDW-30,济南华恒实验有限公司。

1.3 样品制备

表1 原料配比Table 1 Formulas of the samples

将聚乙烯醇、蒸馏水按计量加入到圆底烧瓶中，97℃下溶解，待聚乙烯醇完全溶解后加入马来酸酐，自催化反应2 h后倒在光洁的玻璃板上流延成膜，自干后得酯化聚乙烯醇薄膜。原料配比如表1所示。

1.4 性能测试

拉伸性能按GB/T1040-2006测试，温度25℃，湿度为50%，拉伸速率为100 mm/min。

水溶性测试：取相同质量的干燥酯化聚乙烯醇薄膜，在97℃的蒸馏水中溶解4 h后，烘干称重。

2 结果与讨论

2.1 拉伸性能

图1 酯化聚乙烯醇薄膜拉伸强度

图1为纯聚乙烯醇(PVA)薄膜及酯化PVA薄膜的拉伸强度对比图。由图1可知，纯PVA薄膜的拉伸强度为31.2 MPa；随马来酸酐含量的增加，酯化PVA薄膜的拉伸强度逐渐增加，当马来酸酐的含量为20%时，酯化PVA薄膜的拉伸强度升至49.6 MPa，比纯PVA薄膜高59%。这是马来酸酐的加入使PVA分子间发生部分交联，进而分子间的作用力增强的缘故。

图2 酯化聚乙烯醇薄膜断裂伸长率

图2为纯聚乙烯醇(PVA)薄膜及酯化PVA薄膜的断裂伸长率对比图。由图2可知，纯PVA薄膜的断裂伸长率为423%；随马来酸酐含量的增加，酯化PVA薄膜的断裂伸长率先降低后增加，当马来酸酐的含量为10%时，酯化PVA薄膜的断裂伸长率最低，为225%，比纯PVA薄膜低近47%；马来酸酐的含量高于15%后，酯化PVA薄膜的断裂伸长率虽有回升，但仍远远低于纯PVA薄膜。这是因为当马来酸酐的加入量不超过10%时，PVA分子间发生部分交联使分子间的相对运动能力减弱，断裂伸长率下降；当马来酸酐的加入量超过15%时，虽然PVA分子间仍发生部分交联，PVA分子间的运动仍在变差，但由于交联度增加，使得分子在断裂之前能发生相对更大的形变。

2.2 耐水性

表2 水溶性

表2为纯PVA薄膜及酯化PVA薄膜水溶性对比表。由表2可知，纯PVA薄膜在97℃的水中4 h后，完全溶解；虽然马来酸酐含量在不超过10%时，酯化PVA薄膜亦完全溶解，但随马来酸酐含量的增加所需溶解时间增加；马来酸酐含量达15%后，酯化PVA薄膜在4h内不能完全溶解，随随马来酸酐含量的增加，酯化PVA薄膜溶解率呈下降趋势。从此可知，随马来酸酐量的增加，PVA分子中被酯化的羟基增多，PVA分子中亲水基团减少，憎水基团增加，从而耐水性增强。