一种水溶性纳米复合塑料薄膜及其制备方法 【技术领域】
本发明涉及一种水溶性纳米复合塑料薄膜及其制备方法。
背景技术
随着塑料制品在人类日常生活中的广泛应用，随之而来的是塑料废弃物也越来越多，由于大部分塑料废弃物难于自然降解，从而给地球造成了大量的永久性的垃圾，为环境带来了严重的白色污染问题。随着社会的发展和进步，人类越来越注意保护我们赖以生存的环境，因此，以聚乙烯醇为原料的水溶性无污染的绿色环保塑料成为世界各国争相研究的对象。WO03060007报道了含羧基的聚乙烯醇树脂形成的隔热水溶性膜；JP2002037967和JP2002020507报道了一种聚乙烯醇水溶性膜，含有聚乙烯醇、表面活性剂和增塑剂；JP2002020506提供了一种具有高抗冲击性聚乙烯醇水溶性膜；GB2090603提供一种由聚乙烯醇和聚丙烯酸组成的水溶性膜，容易溶解在冷水和热水中，透明、易处理、机械性能好；EP0236011和JP62275145提供了一种由聚乙烯醇和季戊四醇组成的水溶性膜；JP1029408提供了一种易溶于冷水且长期稳定，耐酸碱的膜，由醋酸化的聚乙烯醇制备；JP53024351、US4119604提供了一种用于汽车包装设备的水溶性包装膜，由聚乙烯醇、乙烯不饱和酯和聚乙二醇增塑剂组成。苏州大学学报报道了用聚乙烯醇和丙烯酰胺制备水速溶性聚乙烯醇薄膜的方法[苏州大学学报(自然科学版)18(2)96-100]。上述文献所述塑料薄膜的共同缺点是不能同时具备拉伸强度高，水溶性好，且原料价格低廉，制备工艺简单等特点。
【发明内容】
本发明地目的在于改进现有技术之缺点而提供一种拉伸强度高、水溶性好、价格低廉、制备工艺简单，而且在固态时稳定，一旦溶解就能生物降解的水溶性纳米塑料。
本发明的另一目的在于提供一种水溶性纳米塑料的制备方法。
本发明的目的可通过以下技术方案实现：所述水溶性纳米塑料是由下述重量份数的原料组成的：
聚乙烯醇 100 镍基蒙脱土 1-7
消泡剂 0.2-2 流平剂 0.2-2
水 1000-3000 增塑剂 少许
所述聚乙烯醇聚合度为2400-2500；
所述聚乙烯醇/镍基蒙脱土水溶性纳米复合薄膜制备方法如下：将镍基蒙脱土、聚乙烯醇、水按比例混合，在80℃-95℃的温度条件下进行反应至聚乙烯醇中的羟基与蒙脱土中的Ni2+离子完全络合为止，待反应冷却至室温后，再加入消泡剂和流平剂，也可再加入少许增塑剂，如山梨醇、甘油等，搅匀后制膜。所述消泡剂是Byk028；所述流平剂是Byk346；
所述聚乙烯醇/镍基蒙脱土水溶性纳米复合薄膜的另一制备方法如下：将镍基蒙脱土与水混合后边搅拌边升温至80℃-95℃，加入聚乙烯醇，在80℃-95℃条件下进行反应至聚乙烯醇中的羟基与蒙脱土中的Ni2+离子完全络合为止，待反应冷却至室温后，再加入消泡剂和流平剂，也可再加入少许增塑剂，如山梨醇、甘油等，搅匀后制膜。
所述聚乙烯醇/镍基蒙脱土水溶性纳米复合薄膜的第三种制备方法如下：聚乙烯醇与水混合后边搅拌边升温至80℃-95℃，加入镍基蒙脱土，在80℃-95℃条件下进行反应至聚乙烯醇中的羟基与蒙脱土中的Ni2+离子完全络合为止，待反应冷却至室温后，再加入消泡剂和流平剂，也可再加入少许增塑剂，如山梨醇、甘油等，搅匀后制膜。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、利用聚乙烯醇中的羟基与蒙脱土中的Ni2+离子络合形成高分子螯合物，由于聚乙烯醇的直接嵌入导致蒙脱土层被撑开，使之剥离成纳米片层分散在连续相的聚合物基质中，形成的聚合物纳米复合材料。因此该薄膜具有高的拉伸强度，如表1所示。
表1 镍基蒙脱土含量与膜机械性能的关系： 镍基蒙脱土含量 拉伸强度(MPa) 断裂伸长率(％) 0％ 94.990 11.370 1％ 108.589 3.249 3％ 114.438 2.166 5％ 127.737 2.155 7％ 114.007 2.708
2.本发明具有溶解性好的特点，在5分钟之内、30℃以上温度的自来水中
可以完全溶解，能回收利用，从而减少白色污染和对环境的危害，如表2所示。
表2 在一定厚度的前提下，镍基蒙脱土含量与溶解温度的关系： 镍基蒙脱土含量 自来水的温度 溶解性 漆膜厚度 0％ 60℃以上 溶解 0.020mm 1％ 53℃以上 溶解 0.020mm 3％ 47℃以上 溶解 0.020mm 5％ 40℃以上 溶解 0.020mm 7％ 30℃以上 溶解 0.015mm
3本发明溶于稀酸，但不溶于稀碱和油脂。
4本发明透明度好。
5本发明生产过程采用一锅法，制备工艺简单。
6本发明原料采用价格低廉的蒙脱土，成本低。
实施例1：
所述水溶性纳米塑料是由下述重量份数的原料组成的：
聚乙烯醇 100 镍基蒙脱土 1
消泡剂 0.2 流平剂 0.2
水 1500 增塑剂 少许
所述聚乙烯醇聚合度为2400-2500；
所述聚乙烯醇/镍基蒙脱土水溶性纳米复合薄膜制备方法如下：将镍基蒙脱土、聚乙烯醇、水按上述比例混合，在80℃的温度条件下进行反应至聚乙烯醇中的羟基与蒙脱土中的Ni2+离子完全络合为止，待反应冷却至室温后，再加入消泡剂Byk028，流平剂Byk346，可再加入少许山梨醇，搅匀后制膜，干燥后即得聚乙烯醇/镍基蒙脱土水溶性纳米复合薄膜。
实施例2：
所述水溶性纳米塑料是由下述重量份数的原料组成的：
聚乙烯醇 100 镍基蒙脱土 7
消泡剂 2 流平剂 2
水 3000 增塑剂 少许
所述聚乙烯醇聚合度为2400-2500；
所述聚乙烯醇/镍基蒙脱土水溶性纳米复合薄膜的制备方法如下：将镍基蒙脱土与水按比例混合后边搅拌边升温至90℃，加入聚乙烯醇，在90℃条件下进行反应至聚乙烯醇中的羟基与蒙脱土中的Ni2+离子完全络合为止，待反应冷却至室温后，再加入消泡剂和流平剂，可再加入少许增塑剂甘油，搅匀后制膜，干燥后即得聚乙烯醇/镍基蒙脱土水溶性纳米复合薄膜。
实施例3：
所述水溶性纳米塑料是由下述重量份数的原料组成的：
聚乙烯醇 100 镍基蒙脱土 4
消泡剂 0.5 流平剂 0.5
水 1000 增塑剂 少许
所述聚乙烯醇聚合度为2400-2500；
将聚乙烯醇与水按比例混合后边搅拌边升温至95℃，加入镍基蒙脱土，在95℃条件下进行反应至聚乙烯醇中的羟基与蒙脱土中的Ni2+离子完全络合为止，待反应冷却至室温后，再加入消泡剂和流平剂，可再加入少许增塑剂甘油，搅匀后制膜，干燥后即得聚乙烯醇/镍基蒙脱土水溶性纳米复合薄膜。