聚乙烯醇/改性纳米纤维素晶体纳米复合薄膜的制备及性能

先用丁二酸酐对纳米纤维素晶体(NCC)进行表面羧基化改性,然后将改性NCC添加到聚乙烯醇(PVA)基体中制备PVA/改性NCC纳米复合薄膜,并进一步热处理制得交联PVA/改性NCC纳米复合薄膜。通过热重分析、差热分析、吸水实验和拉伸实验考察了改性NCC的添加量对薄膜性能的影响,以及加热交联对薄膜性能的影响。结果表明,与纯PVA薄膜相比,添加改性NCC后,薄膜的起始分解温度升高、结晶峰向高温方向移动,吸水率基本不变,力学性能对环境湿度敏感;热处理交联后,薄膜的起始分解温度继续升高、结晶峰也向高温方向移动,吸水率显著降低,力学性能不随环境湿度变化。     

聚乙烯醇/纳米银薄膜的制备及其对黄骨鱼保鲜效果的研究

目的研究聚乙烯醇(PVA)/纳米银薄膜的抑菌性能,探索食品保鲜包装新方法。方法以PVA和水为基本原料,戊二醛为改性剂,用溶液流延法制备含有不同质量分数(1%,2%,3%)纳米银的PVA薄膜,分别表征其力学性能和耐水性能。将鱼肉用薄膜包裹,在4℃下贮藏,每隔3 d取样测定菌落数并进行感官分析。结果 PVA/纳米银薄膜对鱼肉有明显的抑菌作用,当纳米银添加质量分数为1%时,薄膜的拉伸强度为19.41 MPa,断裂伸长率为49%,力学性能良好;吸水率为32.2%,润湿角为55.1°,疏水性较好;与空白组相比,鱼肉货架期延长了4 d左右。结论质量分数为1%的纳米银能够增强薄膜的抑菌效果、有效维持鱼肉的感官品质,因此,在冷链运输中有很好的应用前景。     

聚乙烯醇/水性聚氨酯共混膜的制备

目的研究水性聚氨酯(WPU)对聚乙烯醇(PVA)的增韧效果。方法将固含量(质量分数)为35%的WPU按一定比例加入固含量为5%的PVA水溶液中,经混合、除泡、浇注、干燥后制成PVA/WPU共混膜。采用傅里叶红外光谱仪,扫描电子显微镜,差示扫描量热仪,动态热机械分析仪等对共混膜进行表征,并测试共混膜的力学性能、水接触角、吸水率。结果随着WPU含量的增加,与纯PVA相比,共混膜的羟基(—OH)的伸缩振动峰向高波数方向移动,结晶度下降,玻璃化转变温度(t_g)下降,拉伸强度降低,断裂伸长率增加,水接触角增大,吸水率降低,可见光透过率下降。结论 WPU的加入有利于提高PVA/WPU共混膜的韧性,在WPU质量分数为20%～30%时,得到了综合性能较佳的共混膜。     

蒙脱土/二氧化钛/聚酰亚胺纳米杂化薄膜低温力学及热稳定性能研究

利用插层法和溶胶-凝胶法制备了不同含量的蒙脱土/ 二氧化钛/ 聚酰亚胺(MMT/ TiO₂ / PI) 纳米杂化薄膜。采用傅立叶红外光谱、紫外可见光谱、扫描电镜和热重分析等对该体系的分子结构、断口形貌和热性能进行了表征, 同时研究了聚酰亚胺杂化薄膜低温(77 K) 力学性能。结果表明, 纳米粒子与基体结合情况良好, 热分解温度Td有所上升。TiO₂ / PI 杂化薄膜低温拉伸强度随TiO₂ 质量分数增加而有所下降; 而MMT/ TiO₂ / PI 杂化薄膜拉伸强度随TiO₂质量分数增加而增加并在TiO₂质量分数为2 %时达到最大值, 说明TiO₂ 与MMT 超混杂产生了协同效应。另外, 弹性模量随无机颗粒含量的增加而提高, 但断裂伸长率则下降。      

纳米纤维素晶体和柠檬酸改性聚乙烯醇薄膜的制备及性能

以球形纳米纤维素晶体(NCC)作增强相、柠檬酸作交联剂对聚乙烯醇(PVA)进行改性,制备了PVA/NCC纳米复合薄膜和柠檬酸交联PVA/NCC纳米复合薄膜。通过热重分析、差热分析、吸水实验和拉伸实验考察了NCC的添加和柠檬酸的交联对薄膜热性能、耐水性和力学性能的影响。结果表明,与纯PVA薄膜相比,改性PVA薄膜的起始分解温度升高、熔融/结晶峰向高温方向移动、吸水率降低;只用NCC或柠檬酸对PVA改性时,所得PVA/NCC纳米复合薄膜、柠檬酸交联PVA薄膜的力学性能均对环境湿度敏感;同时用NCC(m(NCC)/m(PVA)=6/100)和柠檬酸(m(柠檬酸)/m(PVA)=3/100或m(柠檬酸)/m(PVA)=4.5/100)对PVA改性时,所得柠檬酸交联PVA/NCC纳米复合薄膜的力学性能不随环境湿度变化。     

交联羧甲基玉米淀粉／PVA复合膜制备工艺的研究

以玉米淀粉为原料,采用先醚化后交联改性工艺合成了交联羧甲基玉米淀粉(CCMS).通过改性淀粉与聚乙烯醇(PVA)溶液共混反应,并辅以增塑剂、增强荆、交联剂及疏水化改性剂等加工助荆制备了性能优异的CCMS/PvA复合膜.研究了复合膜制备过程中的影响因素及其对薄膜耐水性能、透光性能和力学性能的影响.结果表明,当交联羧甲基玉米淀粉与PVA的质量比为7:3,甘油用量为10%(质量分数),复合交联剂用量3.3%(质量分数),疏水化改性荆聚酰胺多胺环氧氯丙烷树脂(PPE)用量为1.5%(质量分数),溶液pH为10,反应温度88℃,反应时间35min时,淀粉膜的拉伸强度为40.5MPa,断裂伸长率为311%,透光率为82%,吸水率最小为3.6%(质量分数).     

PVA胶带的制备及力学性能研究

目的用水溶PVA薄膜代替不可降解BOPP薄膜作为胶带基材。方法试验分别测试PVA和BOPP薄膜(未涂布)的拉伸强度和断裂伸长率,涂布水性压敏胶的PVA和BOPP薄膜以及涂布热熔胶的PVA薄膜的拉伸强度、断裂伸长率、初粘性和180°剥离强度。结果 BOPP薄膜的拉伸强度为34.32 N/cm,略高于PVA薄膜,但是BOPP薄膜的断裂伸长率低于PVA薄膜;BOPP胶带、PVA热熔胶带、PVA水性胶带的拉伸强度分别为48.38,63.68,32.94 N/cm,BOPP胶带的断裂伸长率同时低于PVA热熔胶带和PVA水性胶带;BOPP胶带的初粘性略高于PVA水性胶带;BOPP胶带、PVA热熔胶带、PVA水性胶带的180°剥离强度分别为1.58,6.48,2.63 N/cm。结论与BOPP胶带相比,PVA胶带的拉伸强度、断裂伸长率、初粘性和180°剥离强度均可满足封箱胶带对力学性能的要求。     

热塑性聚氨酯弹性体对聚对苯二甲酸丁二醇酯基阻燃复合材料性能的影响

以溴化聚苯乙烯(BPS)为阻燃剂,Sb₂O₃纳米颗粒(nano-Sb₂O₃)为协效阻燃剂,聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)为基体,热塑性聚氨酯弹性体(TPU)为增韧组分,采用球磨分散和熔融共混的方法制备出TPU/nano-Sb₂O₃-BPS-PBT阻燃复合材料。通过DSC、拉伸、冲击和极限氧指数(LOI)等性能测试,研究了TPU质量分数对TPU/nano-Sb₂O₃-BPS-PBT阻燃复合材料力学性能与阻燃性能的影响。研究结果表明:TPU的加入可改善TPU/nano-Sb₂O₃-BPS-PBT阻燃复合材料的韧性;随着TPU质量分数的增加,TPU/nano-Sb₂O₃-BPS-PBT阻燃复合材料的缺口冲击强度上升,当TPU质量分数为9wt%时,其冲击强度相比于纯PBT提高了137%,断裂伸长率相比于纯PBT提高了340%,但该复合材料的拉伸强度有所下降。当TPU质量分数为3wt%时,该复合材料的拉伸强度大于纯PBT,冲击强度相比于纯PBT提高了52%,同时达到了难燃等级。此时,TPU/nano-Sb₂O₃-BPS-PBT阻燃复合材料表现出优异的综合性能。      

氧化石墨烯-SiO2杂化材料对环氧树脂拉伸性能的影响

为了提高环氧树脂的力学性能,采用一步合成法制备得到氧化石墨烯(GO)-SiO₂(GO-SiO₂)杂化材料,利用扫描电子显微镜(SEM)对杂化材料的形貌进行表征,成功制得了具有三维结构的GO-SiO₂杂化材料;将GO、SiO₂颗粒和GO-SiO₂以相同的含量(质量分数均为0.1%)添加到环氧树脂中制备复合材料,利用万能强力仪测试复合材料的拉伸性能,比较3种填料对树脂基复合材料拉伸性能的影响;再分别将质量分数为0.1%、0.3%和0.5%的GO-SiO₂添加到环氧树脂中制备GO-SiO₂/环氧树脂复合材料,比较不同质量分数的GO-SiO₂对树脂基复合材料拉伸性能的影响;利用SEM对拉伸样条的断截面进行扫描测试,分析了不同种类和不同比例的填料对树脂基复合材料的增强增韧效果,并分析其增强增韧机制。结果表明: GO-SiO₂的增强增韧效果明显优于GO和SiO₂颗粒,当GO-SiO₂的添加质量分数为0.3%时,其增强增韧效果最佳。     

玻璃纤维/聚乳酸复合包装薄膜的制备及表征

目的添加适量的玻璃纤维(GF)改善聚乳酸(PLA)的力学性能以适应产品的包装。方法聚乳酸与玻璃纤维共混制备复合包装材料,为了增加2种物质的相容性,加入KH550改性玻璃纤维以增强材料的力学性能。测试该复合材料力学性能、透光率、红外谱图,并用扫描电子显微镜观察复合包装材料的断面形貌。结果聚乳酸中添加一定量的玻璃纤维后,复合薄膜的力学性能增强。添加质量分数为15%的玻璃纤维,薄膜的拉伸强度最大;添加质量分数为25%的玻璃纤维时,冲击强度最大;用质量分数为1%的KH550偶联剂改性玻璃纤维,明显增强了GF和PLA的相容性,拉伸强度明显提高;GF所占比例愈大,GF/PLA复合薄膜材料的透光率越低,雾度越高,对包装材料的可视性有一定的影响。结论玻璃纤维具有超强的增强效果,其在改善聚乳酸脆性方面具有显著的意义和广阔的发展前景。     

Swelling and mechanical behaviors of carbon nanotube/poly(vinyl alcohol) hybrid hydrogels

In this paper, carbon nanotubes (CNTs) were added into poly(vinyl alcohol) (PVA) hydrogels to modify their mechanical properties. A series of CNT/PVA hybrid hydrogels were prepared by freezing/thawing method. The mechanical and swelling properties of all hybrid hydrogels are better than those of the original PVA hydrogel. Especially, for CNTP-0.5 specimen with 0.5% w/w CNTs, its tensile modulus, tensile strength and strain at break are increased by 78.2%, 94.3% and 12.7%, respectively. And its swelling behavior is different from that of the pure PVA hydrogel. Its final swelling ratios at room temperature and 310 K are increased by 35.7% and 44.9%, respectively.     

载银纳米纤维素/聚乙烯醇复合膜的制备及性能研究

目的制备一种具有良好力学性能和抑菌性能的新型抗菌聚乙烯醇复合膜。方法通过酸水解微晶纤维素制备纳米纤维素,经高碘酸钠氧化获得醛基纳米纤维素,加入银氨溶液原位合成载银纳米纤维素(Ag-DCNC)。以聚乙烯醇(PVA)为成膜基底,加入Ag-DCNC共混流延制备载银纳米纤维素/聚乙烯醇复合膜。结果 Ag-DCNC体积分数为3%时,复合膜的拉伸强度比纯PVA膜提高了8.8%。Ag-DCNC体积分数为5%的复合膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均具有较好的抑菌效果。结论载银纳米纤维素/聚乙烯醇复合膜具有较好的力学强度,对2种细菌均有良好的杀菌效果。该材料不但具有良好的性能,而且合成工艺简单,可以作为一种很有前途的抑菌膜用于包装行业。     

The Improvement in Mechanical and Barrier Properties of Poly(Vinyl Alcohol)/Graphene Oxide Packaging Films

In this study, poly(vinyl alcohol) (PVA)‐graphite oxide and PVA‐graphene oxide (XGO) films were prepared by simple and environmentally friendly method. Fourier transform infrared spectroscopy, X‐ray diffraction and scanning electron microscope revealed the strong hydrogen‐bonding interactions between XGO and PVA matrix and the layered structure of tensile fracture surfaces of exfoliated PVA‐XGO films. These resulted in a remarkable improvement on mechanical and barrier properties of XGO/PVA nanocomposite films. The addition of 0.3 and 2.0 wt.% XGO showed an increase in tensile strength (49%) and failure stain (13–22%), in comparison with the neat PVA films. The dramatic improvement of 144% in elastic modulus was observed in PVA/2.0 wt.% XGO. Both O₂ and water vapour permeability coefficients of PVA film decreased by about 76% and 21% at an XGO loading of 2.0 wt.%, respectively. Preliminary test was performed to determine the use of nanocomposite films to extend the shelf life of bananas. It was found that bananas packaged in nanocomposite films were ripened slower than those unpackaged or packaged in PVA films. These results demonstrate that such films could dramatically promote the application of PVA‐based films in the packaging industry. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

不同抗氧化剂对聚乙烯醇复合膜性能的影响

目的利用不同水溶性及脂溶性抗氧化剂对聚乙烯醇(PVA)进行改性,以期在改善复合膜综合性能的基础上,重点提升其抗氧化能力。方法以茶多酚、柠檬酸、BHT和维生素E为变量,甘油/聚乙烯醇为基底,研究不同水溶性及脂溶性抗氧化剂对复合膜形貌、力学性能、透光性、耐水性能及抗氧化能力的影响。结果加入适量的抗氧化剂后,薄膜各项性能均有所增强。其中,茶多酚/聚乙烯醇复合膜的力学性能最优,茶多酚(1.5%)/PVA复合膜的拉伸强度可达47.85 MPa,断裂伸长率为375.69%。该复合膜显著提高了紫外线的吸收率,同时73.93%的自由基清除率为研究薄膜中最高。结论采用茶多酚改性聚乙烯醇,不仅可提升复合膜的包装强度,增强其耐水性能,更能增强抗氧化能力,为食品保鲜提供了良好思路。     

Morphological and mechanical properties of bile salt modified multi-walled carbon nanotube/poly(vinyl alcohol) nanocomposites

Non-covalently functionalized carbon nanotubes are more attractive for multifunction composites because they preserve nearly all the nanotubes’ intrinsic properties and enhance the electroconductivity of polymer composites. However, It is seldom reported that they make dramatic improvement in mechanical properties. In this paper we have successfully prepared a poly(vinyl alcohol) (PVA) nanocomposite with a non-covalently functionalized carbon nanotube (DOC-MWNTs) using a simple method, which achieve a significant enhancement in mechanical properties. The tensile modulus and tensile yield strength of the PVA composite film containing 5 wt% DOC-MWNTs increased by 140% and 65%, respectively, comparing to the pure PVA film. FT-IR, TEM, SEM, and DSC were used to investigate the MWNTs and PVA/MWNTs nanocomposites. The results show that the separately dispersed DOC-MWNTs filler throughout the PVA matrix and the strong adhesion between the DOC-MWNTs filler and the PVA matrix are responsible for the significant reinforcement of the mechanical properties of the composite prepared.     

磺胺嘧啶银/聚乙烯醇水凝胶复合材料的制备及性能表征

采用e-Beam电子辐射和冻融循环相结合的方法制备了磺胺嘧啶银(SD-Ag)/聚乙烯醇(PVA)水凝胶。研究了制备工艺对PVA水凝胶的性能的影响。通过拉伸性能测试、吸水率检测、SEM和FT-IR等表征,考察了PVA浓度(占总质量5%~15%)、冻融与辐射处理等对PVA水凝胶拉伸强度、断裂伸长率、吸水性、凝胶含量和微观结构等的影响。结果表明:随着PVA浓度增大,PVA水凝胶的拉伸强度提高。当PVA浓度为15%、辐射剂量为25kGy时,单独辐射、辐射后冻融及冻融后辐射三种工艺制备的PVA水凝胶拉伸强度分别为0.023 MPa、0.048MPa、0.028MPa,吸水率分别为为95%、45%、63%,说明经冻融处理的水凝胶力学强度提高,吸水率有所下降。然后,选择适当的制备工艺并在PVA水凝胶中加入SD-Ag,考察了SD-Ag/PVA水凝胶的抑菌性能,抑菌活性测试结果显示,随着SD-Ag含量的增加,SD-Ag/PVA水凝胶的抑菌效果增强,而且其对革兰式阴性菌(大肠杆菌)的抑菌效果优于其对革兰式阳性菌(金黄色葡萄球菌)的抑菌效果。     

载Ag改性桑枝韧皮纤维素/聚乙烯醇复合膜的制备及表征

采用流延法制备了载Ag改性桑枝韧皮纤维素/聚乙烯醇（Ag-T-CMC/PVA）复合膜,并利用XRD、SEM、DSC等分析测试方法研究了该复合膜的结构和性能。结果表明:随着Ag-T-CMC含量增加,Ag-T-CMC/PVA复合膜的力学性能、耐水性及抗菌性能均有提高。当Ag-T-CMC与PVA质量比为2%时,力学性能达到最佳,拉伸强度提高了3.4%。SEM分析表明:Ag-T-CMC均匀分散于Ag-T-CMC/PVA复合膜中,表现出良好的相容性;随着Ag-T-CMC含量的增加,断层逐渐变得光滑平面,在Ag-T-CMC与PVA质量比为2%时,断层最光滑。吸水性能测试表明:Ag-T-CMC能明显降低Ag-T-CMC/PVA复合膜的吸水性。抑菌性能测试表明:Ag-T-CMC/PVA复合膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌有一定的抑菌效果,且随着Ag-T-CMC含量的增大,抑菌圈直径变大,抑菌效果增强。      

PVA-壳聚糖/有机累托石复合膜的结构与性能

目的将聚乙烯醇(PVA)引入壳聚糖(CS)/有机累托石(OREC)复合体系制备插层效果、力学性能、抗紫外老化及阻隔性能良好的插层纳米复合膜。方法利用溶液流延法制备PVA-CS/OREC系列复合膜,以XRD及SEM研究复合膜的插层结构及OREC在基体中的分散性,研究复合膜的力学性能、抗紫外辐射性及水蒸气透过性。结果 OREC及PVA添加量较少时可与CS形成良好的插层结构。当OREC质量分数为2%,PVA质量分数为10%时的复合膜(标记为PVA10-CS/OREC2)插层结构最好,OREC在CS及PVA基体中分散性最好,与OREC质量分数为2%且不含PVA的复合膜(标记为CS/OREC2)相比,拉伸强度提高42.2%,断裂伸长率提高30%,水蒸气透过量降低10.2%,复合膜经紫外辐射后拉伸强度保持率、断裂伸长保持率仍达82.5%及68.2%。结论 PVA10-CS/OREC2膜可作为医用膜和药品、食品等的包装材料。     

茶多酚对壳聚糖/聚乙烯醇复合膜性能的影响

目的以茶多酚为改性剂对壳聚糖/聚乙烯醇复合膜进行共混改性,制备一种综合性能良好的绿色包装材料。方法采用溶液共混法制备不同茶多酚质量分数的壳聚糖/聚乙烯醇复合膜,并对其进行红外光谱分析,以及力学性能、水溶性、气体阻隔性、抗氧化性能的测试。结果茶多酚与壳聚糖/聚乙烯醇基质间发生了分子间相互作用,当茶多酚的质量分数为2%时复合膜的综合性能最好,拉伸强度提高了4.99%,且可保持较高的断裂伸长率,水溶性、水蒸气透过率和氧气透过率分别降低了82.43%,51.40%和72.77%,抗氧化能力增强了58.54%。结论添加适量的茶多酚能够提高壳聚糖/聚乙烯醇复合膜的力学性能和耐水性,并改善其气体阻隔性和抗氧化性能。