聚乙烯醇/纳米二氧化硅复合薄膜的制备
可降解塑料的研究开发是解决塑料对环境“白色污染”的有效方法之一。现阶段研究的较成熟的降解塑料大多是淀粉填充型塑料，其属于生物破坏性塑料，不能从根本上解决环境污染问题。因此，完全生物降解塑料成为降解塑料研究的主要方向。本研究采用可完全生物降解的聚合物—聚乙烯醇作为基料，添加了改性纳米SiO2，采用熔融挤出法制备出综合性能良好的可完全降解的纳米复合塑料薄膜，并对薄膜的制备和性能进行了系统的研究。
本文采用增塑剂A-增塑剂B复配增塑剂，利用熔融挤出法制备了聚乙烯醇薄膜。考查了增塑剂对聚乙烯醇的熔融温度、结晶温度、膜的力学性能和耐水性能的影响，考查了pH值对聚乙烯醇热稳定性的影响，并对塑料挤出机进行了温度设置调试。通过扫描电镜考查了薄膜的微观形貌。实验得出的最佳工艺条件为：增塑剂A与增塑剂B的质量配比为4：1，复配增塑剂的质量百分含量为30％，挤出温度为168-180-178-175(℃)，螺杆转速为12r/min。
在纳米SiO2表面处理的研究中，引入微波有机合成技术，考查了偶联剂、微波功率和辐照时间、浓硫酸用量等对纳米SiO2表面处理的影响，并通过红外光谱和热失重测试考查了粉体表面化学结构及改性情况。实验得出的纳米SiO2表面处理的最佳工艺条件为：偶联剂的用量为6％(质量百分含量)，微波功率为320W，硫酸用量为1.25％(质量百分含量)，微波辐射反应时间为15min。
在聚乙烯醇/纳米SiO2复合薄膜的综合性能研究中，考查了改性纳米SiO2对材料的热性能、力学性能、耐水性能、光学性能的影响，并通过红外光谱、X射线衍射、扫描电镜测试等分别考查了复合薄膜的化学结构、结晶情况和微观形貌。实验得出的结果为：改性纳米SiO2的加入可使聚乙烯醇膜材料的熔融温度降低10℃左右，并可明显提高该材料的热分解温度。当纳米粒子的添加量为0.3％时，薄膜的力学性能最好，拉伸强度为27.05MPa，断裂伸长率为538％；当添加量为1％时，耐水性提高为原来的2.4倍。该复合薄膜材料(改性纳米SiO2添加量在0.3％以上时)在200～280nm波长范围内紫外线透过率近似为零。
此外，对聚乙烯醇/纳米SiO2复合薄膜进行了成本估算，得出其原料成本为12835.99元/吨，并将其与普通塑料的市场价格进行了对比，表明二者的经济成本大致相当，其甚至低于某些工程塑料的造价，具有较广阔的市场发展前景和较强的竞争力。
聚乙烯醇;纳米二氧化硅;复合薄膜;可降解塑料
哈尔滨工业大学
硕士
环境工程
王鹏
2005
中文
TB383;X384
66
2006-05-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）