高分子量聚丙烯酸/聚乙烯醇共混膜的制备及性能研究

论文摘要

采用紫外光聚合方法合成了高分子量聚丙烯酸(PAA),将其与聚乙烯醇(PVA)混合制备成PAA/PVA水溶液,成膜后进行热处理形成酯化交联的PAA/PVA膜。对其耐水性、亲水性、吸水性、氧气透过性、力学性能等进行了研究,并对其作为对PET制品功能化涂层进行了考察。研究了PAA的分子量及含量对膜的耐水性、亲水性、氧气透过性能和力学性能的影响。随着PAA分子量的升高膜的耐水性能升高,但分子量升高；随PAA含量增高,膜的耐水性提高,当PAA含量达到50%以上后,膜的耐水性趋于不变；同时PAA的加入提高了膜的亲水性和吸水性；并且,随PAA含量增大膜内交联度升高,但破坏PVA膜的结晶结构,导致膜的拉伸最大强度等力学性能提高、氧气透过通量增大,膜的阻氧性能降低。考察了高温条件下,一定时间范围内热处理的时间和温度对膜的耐水性等性能的影响并确定了最佳热处理工艺条件。随热处理温度和时间增长,膜的耐水性增高,温度高所需时间短,温度低所需时间长。热处理后共混膜的亲水性、吸水性有所下降。结合共混膜在180℃以上有PVA分解原因确定了最佳热处理条件：温度范围160℃～180℃,时间范围3min～15min。对膜的化学结构、热稳定性能进行研究。FTIR测试分析了热处理前后的膜结构。膜内PVA分子的羟基同PAA分子中的羧基发生酯化交联反应,并有大量氢键存在,提高了PAA改性PVA膜的耐水性。热失重分析结果共混膜的Tg最高可到102℃,扩大了膜的使用温度范围。跟踪测试PVA/PAA共混膜在不同热处理时间的DSC,结果显示随热处理时间的变化,热稳定性良好,PVA膜原有结晶峰消失。对聚丙烯酸/聚乙烯醇混合液进行了涂层实验,其可在PET制品表面形成超薄涂层,以赋予其功能性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 前言
• 1.1 聚乙烯醇膜
• 1.1.1 聚乙烯醇薄膜的特性
• 1.1.2 聚乙烯醇膜的种类
• 1.1.3 聚乙烯醇膜的应用
• 1.1.4 聚乙烯醇膜的研究现状
• 1.2 高分子量聚丙烯酸
• 1.2.1 聚丙烯酸性能
• 1.2.2 聚丙烯酸的应用
• 1.2.3 高分子量聚丙烯酸的合成
• 1.3 聚乙烯醇/聚丙烯酸共混膜
• 1.3.1 研究现状
• 1.3.2 制备方法
• 1.3.3 应用领域
• 1.4 涂层应用
• 1.4.1 PET材料性能
• 1.4.2 表面改性方法
• 第二章 实验方案
• 2.1 原料选择
• 2.1.1 聚乙烯醇
• 2.1.2 高分子量聚丙烯酸
• 2.2 聚丙烯酸和聚乙烯醇共混及膜的制备
• 2.3 涂层工艺
• 2.4 实验步骤
• 2.5 本课题的研究目的
• 第三章 实验部分
• 3.1 实验原料
• 3.2 主要仪器
• 3.3 性能表征
• 第四章 结果与讨论
• 4.1 聚丙烯酸/聚乙烯醇共混膜耐水性的影响因素
• 4.1.1 聚丙烯酸分子量对耐水性能的影响
• 4.1.2 聚乙烯醇和聚丙烯酸比例对膜性能的影响
• 4.1.3 热处理时间和温度对膜的性能的影响
• 4.1.4 化学结构
• 4.2 吸湿性影响因素
• 4.2.1 聚丙烯酸比例的变化对共混膜的吸湿性能的影响
• 4.2.2 不同热处理时间和温度对膜吸湿性能的影响
• 4.3 聚丙烯酸/聚乙烯醇共混膜的亲水性
• 4.4 热性能
• 4.4.1 玻璃化转变温度
• 4.4.2 热稳定性
• 4.5 聚丙烯酸/聚乙烯醇共混膜的性能
• 4.5.1 阻氧性
• 4.5.2 力学性能
• 4.6 PVA/PAA共混膜的应用
• 4.6.1 PET制品涂层应用
• 4.6.2 复合膜涂层应用
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 导师和作者简介