SiO2/PVA 纳米复合膜的研究现状

通过溶胶-凝胶( Sol- Gel)方法，用聚乙烯醇( PVA)和正硅酸乙酯(TEOS)制备出PVA/ SiO2共混膜。并采用了热重分析(TGA)等热性能测试表征方法研究了共混膜的热性能。结果表明，PVA/SiO2共混膜比纯PVA具有更高的热稳定性，10 wt% SiO2的Tg为115℃、20 wt% SiO2的Tg 为120℃、40 wt% SiO2的Tg 为124℃，共混膜的Tg随着SiO2含量的增大也略有提高。测定了共混膜的耐溶剂性,发现PVA在水中的溶解失重率随着SiO2含量的增大而降低，SiO2在共混膜中的含量为40%时，PVA的溶解失重只有1%左右，与PVA膜相比，共混膜的耐溶剂性更**。

将纳米SiO2引入到PVA 中，制备得到SiO2/PVA复合材料，并研究了该复合材料的热降解性能。研究发现该类复合材料比纯的PVA材料具有更高的热分解温度，热分解时需要更多的活化能。但是复合材料的热降解同纯PVA一样会有两个台阶，分别在300~450℃和 450~550℃。纳米 SiO2的加入在内部机理上却带来了降解机制的变化。通过红外，热失重，质谱等测试手段分析，一阶降解主要是小分子水和酸类残留物，而**阶降解主要是两相之间的氢键断裂引起的两相分离。

采用原位溶胶-凝胶法,先用stobr法以氨水为催化剂在乙醇中用TEOS制备SiO2颗粒原液，然后用醋酸乙烯酯(VAc)与原液反应得到PVAc/ SiO2复合物，将复合物加入带醇解剂的甲醇中得到产物PVA/SiO2薄膜。研究表明:低含量的SiO2只是降低了PVA/SiO2结晶度，而复合材料的结晶度和结晶尺寸只有在含量较高时才同时降低;SiO2的加入拓宽了PVA的玻璃化转变温度(T)范围，约为90℃~120℃，同时也提高了PVA 的热稳定性，但是在力学性能方面断裂伸长率则先增大后减小，拉伸强度和模量却得到增强，综合比较SiO2/PVA薄膜的力学性能，SiO2为5wt%时，薄膜的综合性能好。

采用熔融法将烘干的PVA和纳米SiO2以一定比例在高速混合机中混合，然后在双螺杆挤出机中造粒。将造粒得到的PVA/纳米SiO2复合材料通过单螺杆挤出机进行吹膜制备了PVA/nano-SiO2薄膜。利用多种测试手段对薄膜进行了表征，结果表明:纳米 SiO2存在使得薄膜的储能和损耗模量均明显提高，玻璃化转变温度随着纳米SiO2含量的增加先降低后升，这是由于PVA分子和纳米SiO2作用产生了交联结构，限制了分子链的移动的原因。而薄膜的溶解试验表明由于两相的反应程度不高没有产生完全的三维贯穿结构，长时间在溶剂中仍可以溶解。PVA/nano-SiO2薄膜中存在的由羟基脱水而产生的化学交联结构对薄膜的各种性能均有影响。

用6%的偶联剂和1.25%的浓硫酸在乙醇中对二氧化硅进行处理，然后干燥得到改性粉体，然后与聚乙烯醇在168℃～180℃熔融制备得到复合薄膜。经研究发现，随着二氧化硅含量的增加熔融温度降低了近10℃，高温分解温度则增加了近30℃，将两者温度差扩大了，降低了复合薄膜的热塑加工难度。薄膜的耐水性随着二氧化硅加入量增加也得到明显改善，而在紫外光吸收方面，当纳米二氧化硅粉粒子在薄膜中的含量在0.3%以上时，200nm~280nm范围内的紫外线在 PVA薄膜材料的透过率均为0。

对淀粉/PVA/nano-SiO2复合薄膜的生物降解性能进行了研究，从结果看出，该复合薄膜的抗拉强度约为15.0 MPa，断裂伸长率为120%。nano-SiO2含量的增加,耐水性也**提高。此外，在所有的薄膜中该纳米复合膜的光学透明性好。从土埋试验中看出，添加nano-SiO2并没有影响PVA薄膜的生物降解能力。此外，分析其中的机理可能是分子间nano-SiO2和淀粉/PVA之间氢键的形成使得混溶淀粉和PVA的兼容性增加,并且额外的nano-SiO2使得薄膜的物理性质也有所改善。

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