【摘 要】
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高分子膜材料因其良好的延展性、易于加工和大面积制备等优势常用作包装膜、气体分离膜、保护膜等功能膜而极大便利了人们的生活。其中,具有生物可降解性的聚乙烯醇(PVA)膜材料引起人们的广泛关注,但其熔点与热分解温度相近,不适合热加工,溶剂流延成膜和吹塑成膜的工艺复杂性使得针对PVA膜制备方法的研究具有重要意义。同时,PVA分子链上的大量羟基,使得膜材料极易溶于水,会减少使用寿命。因此,本论文首先利用电化
【基金项目】
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吉林省科技厅科技发展计划重点研发(20200401037GX)《基于破乳诱导快速固化技术的低VOC阻燃涂层研制》; 吉林省教育厅“十三五”科学技术研究项目(JJKH20190556KJ)《层层组装有机-无机复合膜直接修饰棚膜及其防雾与抵御UVB研究》; 吉林省光学材料与化学科技创新中心;
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高分子膜材料因其良好的延展性、易于加工和大面积制备等优势常用作包装膜、气体分离膜、保护膜等功能膜而极大便利了人们的生活。其中,具有生物可降解性的聚乙烯醇(PVA)膜材料引起人们的广泛关注,但其熔点与热分解温度相近,不适合热加工,溶剂流延成膜和吹塑成膜的工艺复杂性使得针对PVA膜制备方法的研究具有重要意义。同时,PVA分子链上的大量羟基,使得膜材料极易溶于水,会减少使用寿命。因此,本论文首先利用电化学法进行PVA膜的制备,并对其性能进行了一系列研究;随后,在PVA体系中引入金属离子制备高分子金属配合物,获得了耐水性好的亲水涂层,具体内容如下:1.将硼酸(BA)与PVA以不同摩尔比混合为PVA-BA溶液,使用该溶液为电解液,选择不同电压,电化学反应在阴极铜片表面产生的OH-,加速了BA与PVA快速交联而使PVA发生凝胶化,制备了透明PVA-BA水凝胶。透明PVA-BA水凝胶干燥后可以制得PVA-BA复合膜,此复合膜具有良好的透光率,拉伸强度72.9±9.0 MPa,进一步在溶液中添加无机填料纳米二氧化硅可提高膜的机械性能,拉伸强度为81.3±16.1 MPa。透明PVA-BA水凝胶膜在饱和硫酸钠溶液中浸泡,水凝胶膜快速脱水变得致密,使用刀片剥离可获得自支持水凝胶(PVA-BA-H)膜。此自支持膜机械性能随浸泡时间增加而增加,在浸泡4 h后拉伸强度可达2.48±0.47 MPa,再次将其浸泡在去离子水中,拉伸强度可调节至0.40±0.12 MPa。再者,利用PVA-BA-H膜的动态硼酸酯键可制备双层水凝胶膜,此双层PVA-BA-H膜的拉伸强度为0.54±0.25 MPa,干燥后强度可达24.00±5.00 MPa。2.选用ZnCl2与PVA溶液混合形成高分子金属配合物,利用溶剂挥发法在玻璃基底表面制备了PVA/Zn2+亲水涂层,接触角<59°。通过调节PVA与Zn2+之间的摩尔比,提高了涂层的附着性与耐水性。附着等级为美国材料实验协会标准的5B,搭接拉伸剪切强度为2.39±0.42 MPa。X光电子能谱扫描和傅里叶红外光谱证明了O-H与Zn2+的配位作用,且紫外可见光谱测试表明该涂层具有大于90%的光学透过率。此外,将该涂层涂覆在四种常见的疏水基底表面,均获得了接触角<59°的亲水表面。实验证明,该亲水涂层具备一定的防雾性能,有望应用于透明光学器件等领域。
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