一种阻燃型生物可降解PVA薄膜制造技术

本发明专利技术涉及一种新型阻燃型生物可降解PVA薄膜，所述薄膜包括如下重量份数的组成：改性聚乙烯醇100份、改性淀粉40

【技术实现步骤摘要】
一种阻燃型生物可降解PVA薄膜


[0001]本专利技术属于包装薄膜
，具体涉及一种阻燃性可生物降解的PVA 薄膜。

技术介绍

[0002]可生物降解塑料是当今的塑料领域的研究热点。随着国家“限塑令”的出台，可生物降解塑料的应用前景更加广阔。例如，美国一家农业服务机构开发出可食用的生物降解塑料薄膜，其原料来自于乳制品加工的副产品，以及生物燃料生产过程中的副产品。目前比较成熟的可生物降解塑料薄膜主要有聚乳酸类、聚己内酯类、生物聚酯类等。但普遍存在降解周期长、降解不完全的缺点。
[0003]聚乙烯醇(PVA)是一种可完全生物降解的高分子聚合物，其分子结构中含有羟基，使其具有高度的结晶性和高阻隔性。PVA还具有良好的成膜性、粘结力、乳化性和耐油性网，由它制备的薄膜具有优异的抗氧性、阻油性、耐磨性、抗撕裂性、透明性、抗静电性、印刷性、耐化学腐蚀性等.并在一定条件下具有水溶性和可生物降解性，在塑料领域里占有重要的地位。PVA 塑料薄膜的良好可生物降解性，使其可以替代难以降解的聚氯乙烯、聚苯乙烯等塑料，成为塑料薄膜领域的新宠。近年来借助其他高分子聚合物的良好降解性能来改善聚乙烯醇薄膜各方面性能的研究越来越受到重视.其中利用淀粉、壳聚糖、聚乳酸等对PVA进行改性已取得一定的成果，部分改性产品也实现了工业化生产。然而，PVA和其它高分子材料一样，主要由C、H、 O等元素组成，属于极易燃材料，其极限氧指数在空气中只有19.7％，对PVA 阻燃是拓展其应用领域的前提。传统的PVA阻燃方式是在成膜过程中添加阻燃剂，然而，PVA成膜工艺通常采用流延成膜工艺，由于添加的阻燃剂通常存在溶解性不好，分散性差致使阻燃效果并不理想。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术的不足，本专利技术提供一种新型阻燃型生物可降解PVA 薄膜，所述薄膜包括如下重量份数的组成：改性聚乙烯醇100份、改性淀粉 40
‑
50份、季戊四醇1
‑
3份、颜料0.2
‑
2份、抗氧剂0.2
‑
0.5份、硅烷偶联剂0.01
‑
0.1份、稀释剂2
‑
9份；
[0005]所述改性聚乙烯醇是将聚乙烯醇与磷酸和尿素进行酯化反应制成含氨基的磷酸化改性聚乙烯醇，所述含氨基的磷酸化改性聚乙烯醇包括如下结构官能团：
[0006][0007]所述含氨基的磷酸化改性聚乙烯醇的制备方法，具体过程为：将一定量的PVA、H3PO4，CO(NH2)2,在三口瓶中浸泡24h，然后搅拌下升高温度到 80
‑
100℃，反应2
‑
3小时后将
反应液倒入乙醇中，将析出物分离，切碎后，再用乙醇反复洗涤，至洗涤液pH值为5
‑
6，然后再50
‑
60℃烘干至恒重。
[0008]所述改性淀粉是以磷酸和尿素进行酯化反应制成含氨基的磷酸化淀粉，所述氨基磷酸化的淀粉至少含有如下一种结构单元；
[0009][0010]所述氨基磷酸化的淀粉制备过程如下：先将淀粉溶于蒸馏水中，然后添加一定量的磷酸和尿素，升高温度到80
‑
120℃，反应2h，过滤，洗涤干燥得氨基磷酸化的淀粉；
[0011]所述氨基磷酸化的淀粉与氨基磷酸化的聚乙烯醇，均是通过氨基磷酸对羟基进行酯化改性。改性后的聚乙烯醇和淀粉受热分解时将产生磷酸和氨气，促进淀粉的主链发生脱水环化以及芳构化反应而形成残炭，进而达到阻燃的目的；改阻燃方式较直接添加聚磷酸铵阻燃剂相比，阻燃基团直接引入到可燃物的分子内部，解决了直接添加阻燃剂带来的分散性问题，阻燃效果更好。
[0012]所述季戊四醇是一种增塑剂和成炭剂，首先其分子结构中含有多个羟基与改性聚乙烯醇和淀粉具有较好的溶解性，能够均匀分散到体系中；另一方面，季戊四醇还能够与氨基磷酸基团发生协同作用进一步提高其阻燃效果；
[0013]所述颜料为酞青颜料、偶氮颜料或吖啶颜料中的一种；
[0014]所述抗氧剂为四[β
‑
(3，5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，该抗氧剂不仅具有较好的抗氧化性能，在季戊四醇、稀释剂中还具有较好的溶解性能，分散效果更好；
[0015]所述硅烷偶联剂为甲基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯中的至少一种；
[0016]所述稀释剂为离子液体稀释剂，优选结构为N
‑
羟己基吡啶四氟硼酸盐易溶于水，且与季戊四醇形成低共熔体，可有效降低体系的粘度，更有利于 PVA膜的成型，使用时将二者混合加入。
[0017]本专利技术还提供一种阻燃型PVA膜的制备方法，所述方法包括如下制备步骤：
[0018](1)改性淀粉的制备：先将一定量的淀粉与蒸馏水混合配制成混合乳液，然后添加一定量的磷酸和尿素，升高温度到80
‑
120℃，反应2h，过滤，洗涤干燥得氨基磷酸化的淀粉；
[0019](2)改性聚乙烯醇的制备：将一定量的PVA、H3PO4，CO(NH2)2,在三口瓶中浸泡24h，然后搅拌下升高温度到80
‑
100℃，反应2
‑
3小时后将反应液倒入乙醇中，将析出物分离，切碎后，再用乙醇反复洗涤，至洗涤液pH 值为5
‑
6，然后再50
‑
60℃烘干至恒重，得氨基磷酸化聚乙烯醇。
[0020](3)稀释剂的复配：将季戊四醇与离子液体按质量比混合后，持续搅拌至二者完全溶解形成均相透明溶液，得复配稀释剂；
[0021](4)将步骤(1)、步骤(2)制备的氨基磷酸化改性聚乙烯醇、氨基磷酸化改性淀粉、颜料、抗氧剂、硅烷偶联剂按质量比依次加入去离子水中，充分搅拌形成PVA复合液；
[0022](5)将步骤(3)制备得复配稀释剂加入到步骤(4)制备的PVA复合液中，剧烈搅拌至PVA复合液完全溶解，形成半透明状的PVA膜原液；
[0023](6)将步骤(5)制备的PVA膜原液喷涂在平整的膜板上刮膜，至膜厚度为0.3
‑
0.6mm，静置36
‑
72h，最后进行加压干燥、脱膜后获得阻燃型PVA 膜。
[0024]本专利技术的有益效果在于：(1)将淀粉和聚乙烯醇分别进行氨基磷酸化改性，将含氨基的磷酸基团引入到PVA和淀粉的分子结构中，实现对淀粉和 PVA的阻燃改性，提高了其阻燃性能；(2)添加季戊四醇作为协效剂，一方面能与含氨基的磷酸基团协同，提高其阻燃性能；另一方面，与稀释剂协同提高淀粉和聚乙烯醇的溶解性；(3)本专利技术制备的PVA膜、质量均一，外观优美，阻燃性能好，可完全生物降解。
具体实施方式
[0025]下面结合实施例对本专利技术作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例。基于本专利技术实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动所做的等同替换或改进，都在本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型阻燃型生物可降解PVA薄膜，所述薄膜包括如下重量份数的组成：改性聚乙烯醇100份、改性淀粉40
‑
50份、季戊四醇1
‑
3份、颜料0.2
‑
2份、抗氧剂0.2
‑
0.5份、硅烷偶联剂0.01
‑
0.1份、稀释剂2
‑
9份；所述改性聚乙烯醇是将聚乙烯醇与磷酸和尿素进行酯化反应制成含氨基的磷酸化改性聚乙烯醇，所述含氨基的磷酸化改性聚乙烯醇包括如下结构官能团：所述改性淀粉是以磷酸和尿素进行酯化反应制成含氨基的磷酸化淀粉，所述氨基磷酸化的淀粉至少含有如下至少一种结构单元；所述季戊四醇是一种增塑剂和成炭剂。2.根据权利要求1所述的一种新型阻燃型生物可降解PVA薄膜，其特征在于，所述颜料为酞青颜料、偶氮颜料或吖啶颜料中的一种。3.根据权利要求1所述的一种新型阻燃型生物可降解PVA薄膜，其特征在于，所述抗氧剂为四[β
‑
(3，5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。4.根据权利要求1所述的一种新型阻燃型生物可降解PVA薄膜，其特征在于，所述硅烷偶联剂为甲基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯中的至少一种。5.根据权利要求1所述的一种新型阻燃型生物可降解PVA薄膜，其特征在于，所述稀释剂为离子液体稀释剂，优选结构为N
‑
羟己基吡啶四氟硼酸盐；所述N
‑
羟己基吡啶四氟硼酸盐易溶于水，...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏鹏飞，王鹏，
申请(专利权)人：苏鹏飞，
类型：发明
国别省市：