高阻隔聚偏氯乙烯乳液的合成及其性能研究

来源 :长春工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chenzi004
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近年来,随着国家加大对环境保护的力度,绿色环保型的包装材料愈来愈受到人们的重视。全淀粉可降解餐具可实现在自然环境下降解,有效替代塑料。但在不经阻隔涂饰的情况下淀粉餐盒无法应用。聚偏二氯乙烯(PVDC)作为一种环境友好型材料,由于其结构中含有对称氯原子,具有良好的阻隔性能,能抵抗水蒸气、氧气、盐、腐蚀性气体,被广泛应用于包装材料、阻燃纤维、防腐涂料等领域。但PVDC乳液仍存在成膜性差、商品货架期短、附着力差、阻隔性能低等问题,因此,开发出综合性能优异的PVDC乳液变得尤为重要。本论文从探讨合成高稳定性的聚偏二氯乙烯乳液的基础配方出发,采用乳液聚合法对乳液进行改性及对乳液和膜性能进行研究,将合成的乳液作为涂饰液,对全淀粉可降解餐盒进行防水改性及涂饰改性。以偏氯乙烯(VDC)、丙烯酸甲酯(MA)为单体,采用KPS/SHS作为引发体系,SDS/OP-10乳化体系,聚合温度为62℃时,得到一系列性能优异的PVDC乳液;采用MSDS/SSS复合型乳化剂时,乳液稳定性最高达12个月以上。以不同软硬段为共聚单体合成了一系列多元PVDC乳液,研究发现,PVBMM(偏氯乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸甲酯共聚物)粒径最大为390.1 nm,PVEM(偏氯乙烯-丙烯酸乙酯-丙烯酸甲酯共聚物)粒径最小为179.5 nm。Tg随着丙烯酸酯侧链的柔顺性变好向低温移动。共聚物胶膜的吸水率都在2%以下;PVEMM的阻隔性能最佳为9.21 cm~3/(m~2·24h)。乳胶膜的附着力随丙烯酸酯侧链的增长而提高。相同侧链中甲基丙烯酸酯单体的附着力较丙烯酸酯单体的附着力相比较差。以VDC-MA为核,VDC-BA为壳,VTMO为改性交联剂,构建硬核软壳,合成不同VTMO含量的PVMBV乳液。研究发现,随着VTMO含量的增加,胶膜的结晶度略有下降;吸水率增加;接触角增大;附着力提高;胶膜的屈服强度先增加后减小,韧性提高;热稳定性提高;PVMBV的Tg向低温度转移,Tanδmax逐渐增大;XPS测试结果表明由于Si较低的表面能,导致其向胶膜表面迁移,提高了胶膜的表面性能。当VTMO引入量为1%时,乳液胶膜的氧气透过率为5.68 cm~3/(m~2·24h),胶膜阻隔性能得到了有效的提高。将合成的系列PVDC乳液对全淀粉可降解餐具进行涂饰,对其性能进行考察发现具有优良的阻隔性能。涂饰后的餐盒在盛装沸水、植物油、米醋情况下都能保证24 h不渗漏,达到应用标准。
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