甲酰胺/氯化镁复合增塑聚乙烯醇薄膜的制备及表征文献综述

 2022-07-28 10:07

  1. 文献综述

1.1 聚乙烯醇的概述

聚乙烯醇(简称PVA)是由聚醋酸乙烯酯水解而成的一种水溶性有机高分子聚合物,它无色、无毒、无腐蚀性[1]。聚乙烯醇的分子链上含有大量的羟基,其结构规整,并是严格的线型结构,因此其化学性质稳定,材料的机械强度高,分子之间存在的氢键使其具有足够的热稳定性。其具有较好的力学性能、强亲水性、优良的成膜性,良好的生物降解性。由于其突出的物理和化学稳定性,所以被广泛应用于薄膜、纤维和粘接剂等领域。在包装薄膜材料中有着举足轻重的地位。但由于纯聚乙烯醇薄膜较脆,断裂伸长率不高和耐水性差,所以限制了一部分应用。针对这些问题,国内外研究人员发现加入增塑剂是一种简单易行的方法[2]。

聚乙烯醇是由醋酸乙烯经聚合醇解而制成。目前,我国聚乙烯醇的生产主要有两种方法,一种是以乙烯为原料制醋酸乙烯,再制得聚乙烯醇;另外一种是以乙炔为原料制备醋酸乙烯,再制得聚乙烯醇。乙炔合成法是目前我国聚乙烯醇生产的主要方法,依其原料的来源不同,又可分为电石乙炔合成法和天然气裂解乙炔合成法[3-5]。

电石乙炔合成法是最早实现工业化生产,其工艺特点是操作比较简单、产率高、副产物易于分离,目前我国生产厂家大多采用该工艺进行生产,且大部分应用高碱法进行生产。但由于乙炔高碱法工艺路线产品能耗高、质量低、成本高,生产过程产生的杂质污染环境亦较为严重,缺乏市场竞争力,国外已经属于逐渐淘汰工艺。天然气乙炔为原料的生产方法,不但技术成熟,而且生产的乙炔有利于综合利用,醋酸乙烯的生产成本较电石乙炔法低50%~70%,但天然气乙炔法投资和技术难度都较大。

经过多年的发展,我国聚乙烯醇的生产能力和产量有了很大的发展,基本上能够满足国内实际生产的需求,产品也实现了多样化,生产工艺技术正在逐渐向低碱醇解方向发展,但是,与国外先进国家相比,目前我国聚乙烯醇生产主要采用电石乙炔法,该方法虽然技术成熟,投资少,催化剂易得,比较符合我国的国情,在一定时期内仍具有一定的成本优势[6-7]。但该方法污染较为严重,发展前景不是十分乐观。另外,生产的聚乙烯醇品种仍然比较单一,大多数为普通黏度和醇解度的常规产品,主要用于建筑胶黏剂、低档纺织浆料等领域。国内具有自主知识产权的高聚合度和低聚合度、低醇解度的产品较少,仍主要依靠进口来解决。因此,从长远可持续发展的角度,在生产技术上我国应该适当发展天然气乙炔法和乙烯法,以逐步实现多种生产工艺共存的局面,同时积极开发高附加值的新产品,以满足国内实际需求。此外,随着新一轮聚乙烯醇扩产工程的陆续实施,我国聚乙烯醇的生产能力将大大增加,届时的生产能力将出现过剩,因此,各个企业应该在做大做强聚乙烯醇产业链上多下功夫,避免行业内部因为产能过剩而造成的无序竞争。同时,应该加大技术进步,提高产品质量,降低成本,扩大出口,以规避市场风险,促进聚乙烯醇及其相关行业的稳步发展。

1.2聚乙烯醇薄膜的概述

随着膜科学技术的不断发展,在膜的研制过程中,除了对外界条件的影响因素的研究。许多膜研究人员更多地将目光投向膜材料的选择与开发,同时,复合膜技术作为制备用于分离有机小分子的纳滤膜的有效方法发展也非常活跃。

聚乙烯醇薄膜具有良好的水溶性、耐溶剂性能和好的成膜性能,能形成表层光滑的、非常强韧的、耐撕裂的膜。因而越来越广泛地应用于亲水性膜的制备中。尤其是作为复合膜致密层的膜材料[8]。由于它具有高度的亲水性,常常被用于制备渗透蒸发膜,用于醇水分离。当然,PVA也曾用于反渗透膜的制备,由于制得的反渗透膜的通量小,对盐的截留率不高,没有取得令人满意的效果,随着PVA膜的研究进展,人们将目光转向制备聚乙烯醇复合膜的尝试。

国内外聚乙烯醇薄膜的成型方法主要有:溶液流延涂布法、湿法挤出吹塑法和干法挤出吹塑法。溶液流延涂布法较其他成型方法,具有产品厚度精密度高,透明性和光泽性好的特点,是目前生产上多采用的成型方法。此外还有涂敷法、机械涂敷法。如涂敷法制备复合膜,即将一定配比的膜溶液,用美尔圆棒均匀地涂敷在基膜上。此外,为了控制亲水膜在水中的溶胀程度,采用化学交联的方法将复合层固定在基膜的表面,通过控制交联度来控制亲水性复合层在水中的溶胀。

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