專利名稱：一種熔融加工制備聚乙烯醇/納米銀復(fù)合膜的方法
一種熔融加工制備聚乙烯醇/納米銀復(fù)合膜的方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于納米復(fù)合薄膜材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種納米銀/聚乙烯醇復(fù)合薄膜的制備方法。
背景技術(shù)：
由于塑料的大量生產(chǎn)和應(yīng)用及本身的不可降解性，使得廢棄于環(huán)境中的塑料廢棄物、殘膜與日俱增。廢棄塑料對(duì)于環(huán)境污染的嚴(yán)重性已引起社會(huì)公眾的廣泛關(guān)注。因此，開(kāi)展完全可降解包裝材料的研究已成為重中之重。聚乙烯醇能被微生物分解為二氧化碳和水，降解快速、無(wú)毒、徹底，是新一代環(huán)境友好型塑料薄膜材料，可以徹底解決包裝廢棄物的處理問(wèn)題，而且在透明度、光澤、抗靜電性、透濕性、耐油性、強(qiáng)韌性等方面都優(yōu)于常用的聚烯烴，同時(shí)具有良好的水溶性，聚乙烯醇越來(lái)越多地被用作薄膜和纖維材料。
納米粒子具有量子尺寸效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)而呈現(xiàn)出不同于普通材料的光、電、磁、熱力學(xué)和化學(xué)反應(yīng)等方面的奇異性能，是一種重要的功能材料。金屬銀具有優(yōu)異的光學(xué)和電學(xué)性能，其納米材料的制備一直是新材料領(lǐng)域中的一個(gè)研究熱點(diǎn)。近年來(lái)，以納米銀粒子填充聚合物合成功能性復(fù)合材料已經(jīng)取得很大進(jìn)展，銀 /聚合物復(fù)合材料同時(shí)具有了納米銀和聚合物的優(yōu)良特性，并賦予材料一些特異或新的功能，從而使其在光子學(xué)、電子學(xué)、生物醫(yī)學(xué)和信息材料學(xué)等諸多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景， 因此其制備與應(yīng)用己經(jīng)成為目前納米材料研究領(lǐng)域關(guān)注的熱點(diǎn)課題。
目前已有較多研究者結(jié)合聚乙烯醇及納米銀粒子的優(yōu)點(diǎn)制備聚乙烯醇/納米銀復(fù)合材料。但PVA分子內(nèi)存在大量的羥基.其形成的氫鍵使聚乙烯醇具有很高的結(jié)晶溫度和熔融溫度。與聚乙烯醇的分解溫度接近，使其難以熱塑加工，因此這些制備方法基本都是采用溶液加工方式。如專利201010103169.1首先將聚乙烯醇溶于水中加熱熔解，然后添加納米銀，加熱超聲使其分散均勻，加熱回流后去除溶劑，真空干燥后通過(guò)螺桿擠出制備抗菌母粒。專利201110407330.9首先配制聚乙烯醇-硝酸銀溶液采用旋轉(zhuǎn)涂膜或鑄膜法制備薄膜，然后用紫外光輻照聚乙烯醇-硝酸銀膜，得到聚乙烯醇/納米銀復(fù)合材料。專利 200610165231.3配制聚乙烯醇-硝酸銀溶液在玻璃片上涂膜，在110 250°C之間加熱3 10分鐘，得到淺黃色的納米銀粒子/聚乙烯醇薄膜。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是聚乙烯醇/納米銀復(fù)合薄膜的制備方式都是采用溶液加工的方式，這種溶液加工的方式需要經(jīng)歷溶解和干燥的過(guò)程，因此工藝復(fù)雜、工序多， 成本高，產(chǎn)量低，而且薄膜質(zhì)量不穩(wěn)定。本發(fā)明提供一種熔融加工制備聚乙烯醇/納米銀復(fù)合薄膜的方法。該聚乙烯醇/納米銀復(fù)合薄膜的制備方法可連續(xù)化生產(chǎn)、產(chǎn)量高、成本低廉點(diǎn)。
本發(fā)明是的技 術(shù)方案是:一種熔融加工制備聚乙烯醇/納米銀復(fù)合膜的方法，它的步驟如下:(1)將5-35重量份的硝酸銀加入200-350重量份的增塑劑中，在60_80°C的條件下攪拌溶解，得到溶有硝酸銀的增塑劑；(2)將500-800重量份的聚乙烯醇置于高速混合機(jī)中，攪拌并升溫至50-70°C，加入步驟(I)中的溶有硝酸銀的增塑劑，保溫30-60分鐘，將10-80重量份流動(dòng)促進(jìn)劑投入到高速混合機(jī)中，攪拌10-30分鐘，得到預(yù)混料；(3)將步驟(2)中的預(yù)混料在160-200°C的條件下通過(guò)單螺桿擠出機(jī)熔融塑化，得到聚乙烯醇/納米銀復(fù)合膜。
所述步驟(I)中增塑劑為丙三醇或聚乙二醇中的至少一種，丙三醇或聚乙二醇的分子量小于400。
所述步驟(2)中聚乙烯醇為PVA1788、PVA2488、PVA0588中的至少一種，聚乙烯醇為粉末，目數(shù)為50-400目。
所述步驟(2)中流動(dòng)促進(jìn)劑為硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、硬脂酸鎂中的至少一種。
本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明首先將聚乙烯醇和溶解有硝酸銀的液體增塑劑進(jìn)行預(yù)混，然后將混合后的物料熔融塑化制膜，由于塑化的過(guò)程中硝酸銀受熱分解成為納米銀粒子，因此得到的膜為聚乙烯醇/納米銀復(fù)合膜。納米銀粒子在聚乙烯醇薄膜中均勻分散。 另外，通過(guò)改變硝酸銀的加入量和加工溫度，可以得到不同粒徑的銀納米粒子。本發(fā)明省去的溶液加工的溶解和干燥的過(guò)程，薄膜的成型加工和硝酸銀熱分解還原為納米銀一次性完成。這種聚乙烯醇/納米銀復(fù)合膜采用常規(guī)熔融制膜設(shè)備即可生產(chǎn)，制備方法可連續(xù)化生產(chǎn)、產(chǎn)量高、成本低廉、簡(jiǎn)單方便。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1一種熔融加工制備聚乙烯醇/納米銀復(fù)合膜的方法，它的步驟如下:(1)將5g硝酸銀加入200g增塑劑丙三醇中，在60-80°C的條件下攪拌溶解，得到溶有硝酸銀的增塑劑；(2)將500g目數(shù)為400目的聚乙烯醇PVA1788置于高速混合機(jī)中，攪拌并升溫至50°C， 加入步驟(I)中的溶有硝酸銀的增塑劑，保溫30分鐘，將IOg硬脂酸鋅投入到高速混合機(jī)中，攪拌10分鐘，得到預(yù)混料；(3)將步驟(2)中的預(yù)混料在160°C的條件下通過(guò)單螺桿擠出機(jī)熔融塑化，得到聚乙烯醇/納米銀復(fù)合膜。
實(shí)施例2一種熔融加工制備聚乙烯醇/納米銀復(fù)合膜的方法，它的步驟如下:(1)將35g硝酸銀加入350g的增塑劑聚乙二醇中，在80°C的條件下攪拌溶解，得到溶有硝酸銀的增塑劑；(2)將800g目數(shù)為200目的聚乙烯醇PVA0588置于高速混合機(jī)中，攪拌并升溫至70°C， 加入步驟(I)中的溶有硝酸銀的增塑劑，保溫60分鐘，將80g硬脂酸鈣投入到高速混合機(jī)中，攪拌30分鐘，得到預(yù)混料；(3)將步驟(2)中的預(yù)混料在200°C的條件下通過(guò)單螺桿擠出機(jī)熔融塑化，得到聚乙烯醇/納米銀復(fù)合 膜。
實(shí)施例3一種熔融加工制備聚乙烯醇/納米銀復(fù)合膜的方法，它的步驟如下:(1)將20g硝酸銀加入IOOg增塑劑丙三醇和150g增塑劑聚乙二醇中，在70°C的條件下攪拌溶解，得到溶有硝酸銀的增塑劑；(2)將300g聚乙烯醇PVA1788和400g聚乙烯醇PVA0588置于高速混合機(jī)中，攪拌并升溫至60°C，加入步驟(I)中的溶有硝酸銀的增塑劑，保溫50分鐘，將20g硬脂酸鈣和30g 硬脂酸鎂投入到高速混合機(jī)中，攪拌20分鐘，得到預(yù)混料；(3)將步驟(2)中的預(yù)混料在180°C的條件下通過(guò)單螺桿擠出機(jī)熔融塑化，得到聚乙烯醇/納米銀復(fù)合膜。
實(shí)施例4一種熔融加工制備聚乙烯醇/納米銀復(fù)合膜的方法，它的步驟如下:(1)將25g的硝酸銀加入80g增塑劑丙三醇和180g增塑劑聚乙二醇中，在65°C的條件下攪拌溶解，得到溶有硝酸銀的增塑劑；(2)將600g200目的聚乙烯醇PVA0588置于高速混合機(jī)中，攪拌并升溫至65°C，加入步驟(I)中的溶有硝酸銀的增塑劑，保溫50分鐘，將60g硬脂酸鈣投入到高速混合機(jī)中，攪拌20分鐘，得到預(yù)混料；(3)將步驟(2)中的預(yù)混料在180°C的條件下通過(guò)單螺桿擠出機(jī)熔融塑化，得到聚乙烯醇/納米銀復(fù)合膜。
實(shí)施例5(1)將200克丙三醇及20克硝酸銀放入燒杯中，加熱至60°C攪拌使硝酸銀溶解于丙三醇中；(2)將650克200目的聚乙烯醇1788粉末置于高速混合機(jī)中，攪拌并升溫至70°C時(shí)將上述步驟中得到的溶有硝酸銀的增塑劑緩慢加入，繼續(xù)攪拌保溫60分鐘使聚乙烯醇粉末充分吸收增塑劑。將硬脂酸鋅10克、硬質(zhì)酸鈣30克投入到高速混合機(jī)中，繼續(xù)攪拌30分鐘，出料；(3)將所得預(yù)混料在溫度190°C下通過(guò)單螺桿擠出機(jī)熔融塑化直接制備成膜，在熔融塑化的過(guò)程中預(yù)混料中的硝酸銀受熱分解，以納米銀粒子的形式分散在聚乙烯醇基體中，納米銀粒子的直徑為34nm左右。
實(shí)施例6(1)將200克丙三醇、100克聚乙二醇(分子量為200)及15克硝酸銀放入燒杯中，加熱至70°C攪拌使硝酸銀溶解于丙三醇及聚乙二醇的混合溶劑中；(2)將300克400目的聚乙烯醇1788粉末、325克聚乙烯醇2488粉末置于高速混合機(jī)中，攪拌并升溫至70°C時(shí)將上述步驟中得到的溶有硝酸銀的增塑劑緩慢加入，繼續(xù)攪拌保溫60分鐘使聚乙烯醇粉末充分吸收增塑劑。將硬脂酸鋅20克、硬質(zhì)酸鈣40克投入到高速混合機(jī)中，繼續(xù)攪拌30分鐘，出料；(3)將所得預(yù)混料在溫度20(TC下通過(guò)單螺桿擠出機(jī)熔融塑化直接制備成膜，在熔融塑化的過(guò)程中預(yù)混料中的硝酸銀受熱分解，以納米銀粒子的形式分散在聚乙烯醇基體中，納米銀粒子的直徑為42nm左右。
實(shí)施例7·(1)將350克丙三醇及30克硝酸銀放入燒杯中，加熱至60°C攪拌使硝酸銀溶解于丙三醇中；(2)將560克300目的聚乙烯醇2488粉末置于高速混合機(jī)中，攪拌并升溫至70°C時(shí)將上述步驟中得到的溶有硝酸銀的增塑劑緩慢加入，繼續(xù)攪拌保溫50分鐘使聚乙烯醇粉末充分吸收增塑劑。將硬脂酸鋅20克、硬質(zhì)酸鈣40克投入到高速混合機(jī)中，繼續(xù)攪拌30分鐘，出料；(3)將所得預(yù)混料在溫度20(TC下通過(guò)單螺桿擠出機(jī)熔融塑化直接制備成膜，在熔融塑化的過(guò)程中預(yù)混料中的硝酸銀受熱分解，以納米銀粒子的形式分散在聚乙烯醇基體中，納米銀粒子的直徑為38nm左右。
實(shí)施例8(1)將100克丙三醇、90克聚乙二醇(分子量為200)及5克硝酸銀放入燒杯中，加熱至 60°C攪拌使硝酸銀溶解于丙三醇中；(2)將795克50目的聚乙烯醇0588粉末置于高速混合機(jī)中，攪拌并升溫至70°C時(shí)將上述步驟中得到的溶有硝酸銀的增塑劑緩慢加入，繼續(xù)攪拌保溫50分鐘使聚乙烯醇粉末充分吸收增塑劑。將硬質(zhì)酸鈣10克投入到高速混合機(jī)中，繼續(xù)攪拌20分鐘，出料；(3)將所得預(yù)混料在溫度160°C下通過(guò)單螺桿擠出機(jī)熔融塑化直接制備成膜，在熔融塑化的過(guò)程中預(yù)混料中的硝酸銀受熱分解，以納米銀粒子的形式分散在聚乙烯醇基體中，納米銀粒子的直徑為23nm左右。
實(shí)施例9(1)將210克丙三醇、90克聚乙二醇(分子量為200)及35克硝酸銀放入燒杯中，加熱至80°C攪拌使硝酸銀溶解于丙三醇及聚乙二醇的混合溶劑中；(2)將600克150目的聚乙烯醇1788粉末置于高速混合機(jī)中，攪拌并升溫至70°C時(shí)將上述步驟中得到的溶有硝酸銀的增塑劑緩慢加入，繼續(xù)攪拌保溫50分鐘使聚乙烯醇粉末充分吸收增塑劑。將硬質(zhì)酸鈣65克投入到高速混合機(jī)中，繼續(xù)攪拌20分鐘，出料；(3)將所得預(yù)混料在溫度190°C下通過(guò)單螺桿擠出機(jī)熔融塑化直接制備成膜，在熔融塑化的過(guò)程中預(yù)混料中的硝酸銀受熱分解，以納米銀粒子的形式分散在聚乙烯醇基體中，納米銀粒子的直徑為63nm左右。
實(shí)施例10(1)將300克丙三醇及10克硝酸銀放入燒杯中，加熱至80°C攪拌使硝酸銀溶解于丙三醇中；(2)將200克300目的聚乙烯醇1788粉末及475克聚乙二醇0588粉末置于高速混合機(jī)中，攪拌并升溫至70°C時(shí)將上述步驟中得到的溶有硝酸銀的增塑劑緩慢加入，繼續(xù)攪拌保溫50分鐘使聚乙烯醇粉末充分吸收增塑劑。將硬質(zhì)酸鎂15克投入到高速混合機(jī)中，繼續(xù)攪拌20分鐘，出料；(3)將所得預(yù)混料在溫度1 70°C下通過(guò)單螺桿擠出機(jī)熔融塑化直接制備成膜，在熔融塑化的過(guò)程中預(yù)混料中的硝酸銀受熱分解，以納米銀粒子的形式分散在聚乙烯醇基體中，納米銀粒子的直徑為28nm左右。
權(quán)利要求
1.一種熔融加工制備聚乙烯醇/納米銀復(fù)合膜的方法，其特征在于，它的步驟如下(1)將5-35重量份的硝酸銀加入200-350重量份的增塑劑中，在60_80°C的條件下攪拌溶解，得到溶有硝酸銀的增塑劑；(2)將500-800重量份的聚乙烯醇置于高速混合機(jī)中，攪拌并升溫至50-70°C，加入步驟(I)中的溶有硝酸銀的增塑劑，保溫30-60分鐘，將10-80重量份流動(dòng)促進(jìn)劑投入到高速混合機(jī)中，攪拌10-30分鐘，得到預(yù)混料；(3)將步驟(2)中的預(yù)混料在160-200°C的條件下通過(guò)單螺桿擠出機(jī)熔融塑化，得到聚乙烯醇/納米銀復(fù)合膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熔融加工制備聚乙烯醇/納米銀復(fù)合膜的方法，其特征在于所述步驟(I)中增塑劑為丙三醇或聚乙二醇中的至少一種，丙三醇或聚乙二醇的分子量小于400。
3.據(jù)權(quán)利要求I所述的熔融加工制備聚乙烯醇/納米銀復(fù)合膜的方法，其特征在于 所述步驟(2)中聚乙烯醇為PVA1788、PVA2488、PVA0588中的至少一種，聚乙烯醇為粉末，目數(shù)為50-400目。
4.據(jù)權(quán)利要求I所述的熔融加工制備聚乙烯醇/納米銀復(fù)合膜的方法，其特征在于 所述步驟(2)中流動(dòng)促進(jìn)劑為硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、硬脂酸鎂中的至少一種。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種熔融加工制備聚乙烯醇/納米銀復(fù)合膜的方法，它的步驟如下(1)將5-35重量份的硝酸銀加入200-350重量份的增塑劑中，在60-80℃的條件下攪拌溶解，得到溶有硝酸銀的增塑劑；(2)將500-800重量份的聚乙烯醇置于高速混合機(jī)中，攪拌并升溫至50-70℃，加入步驟(1)中的溶有硝酸銀的增塑劑，保溫30-60分鐘，將10-80重量份流動(dòng)促進(jìn)劑投入到高速混合機(jī)中，攪拌10-30分鐘，得到預(yù)混料；(3)將步驟(2)中的預(yù)混料在160-200℃的條件下通過(guò)單螺桿擠出機(jī)熔融塑化，得到聚乙烯醇/納米銀復(fù)合膜。本發(fā)明省去的溶液加工的溶解和干燥的過(guò)程，薄膜的成型加工和硝酸銀熱分解還原為納米銀一次性完成。
文檔編號(hào)C08L29/04GK103254534SQ201310194418
公開(kāi)日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月23日
發(fā)明者潘瑋, 張一風(fēng), 郭正, 劉紅燕, 孫亞麗 申請(qǐng)人:中原工學(xué)院