PVA／CuS04·5H2O复合膜的制备及其结构与性能研究

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｏｌｙ（ｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏ１）（ＰＶＡ）／ＣｕＳＯ４·５ Ｈ２ Ｏ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｗａｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｃａｓｔｉｎｇ．
Ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍ ｅｍ ｂｒａｎｅ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｂｙ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ， ｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ，Ｘ－ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ， ｍ ｅｃｈａｎｉｃａｌ ｔｅｓｔｉｎｇ， ａｎｄ ｇａｓ ｐｅｒｍ ｅａｂｉｌｉｔｙ ｔｅｓｔｉｎｇ． Ａｆｔｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇ Ｃｕ ｉｏｎｓ ｉｎｔｏ ＰＶＡ ．ｂｏｎｄｉｎｇ ｂｅｔｗｅｅｎ Ｃｕ ＋ ａｎｄ ＰＶＡ ｃｈａｉｎｓ ｍａｙ ｂｅ ｆｏｒｍｅｄ ａｎｄ ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｍ ｅｍｂｒａｎｅｓ． Ｔｈｅ ｍ ｅｍ ｂｒａｎｅ ｐｏｓｓｅｓｓｅｄ ｈｉｇｈｅｒ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｌｏｗｅｒ ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ ａｔ ｂｒｅａｋ ｃｏｍ ｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｎｅａｔ ＰＶＡ ｍｅｍｂｒａｎｅ． Ｔｈｅ ｃｒｏｓｓ—ｌｉｎｋｉｎｇ ｏｆ ＣｕＳＯ４ · ５ Ｈ ２ Ｏ ｍ ａｒｋｅｄｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｔｈｅ ｍ ｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍ ｅｍ ｂｒａｎｅ． Ｕ ｎｄｅｒ ７ ５ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｈｕｍ ｉｄｉｔｙ。ｔｈｅ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｕ ’十 ｔｏ ＰＶＡ ｍ ｅｍ ｂｒａｎｅｓ ｒｅｓｕｌｔｅｄ ｉｎ ｄｒａｍａｔｉｃａｌ ｉｍ ｐｒｏｖｅｍ ｅｎｔ ｏｆ ＣＯ２ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ，ｗ ｈｉｌｅ ｔｈｅ Ｏ２ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ａｌｍｏｓｔ ｄｉｄ ｎｏｔ ｃｈａｎｇｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｏｌｙ（ｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏ１）；ｐｅｎｔａｈｙｄｒａｔｅ ｃｏｐｐｅｒ ｓｕｌｐｈａｔｅ；ｍｅｍｂｒａｎｅ；ＣＲＯＳＳ—ｌｉｎｋ；ｇａｓ ｐｅｒｍｅ— ａｂｉｔｉｔｙ
第 ３Ｏ卷 第 １期 ２０１６年 １月
中 国 塑 料
ＣＨ ＩＮＡ ＰＬＡＳＴＩＣＳ
Ｖｏ１．３Ｏ，Ｎ ｏ．１ Ｊａｎ．，２０１６
ＰＶＡ／ＣｕＳＯ４·５Ｈ２Ｏ 复合 膜 的制 备 及 其 结 构 与 性 能研 究
刘 茜 ，田华峰 ，戈 翔 ，李 岩 ，项爱 民
（北京工商大学材料与机械工程学 院 ，北京 １０００４８）
合剂 、造纸 等领 域具 有 广 泛 的开 发 与应 用 前 景［１ ］。但 由于 ＰＶＡ分 子含 有大 量羟基 基 团且 链结 构 规整 ，分 子 内存 在很 强 的氢 键 作 用 ，结 晶性 强 ，从 而 使 得 ＰＶＡ 的 熔 融温度 （２２０－２４０。Ｃ）与 其 热分 解 温 度 接 近 ，难 以热 塑 成型加 工 ＿３］。 目前 国 内外 研 究 学 者 对 ＰＶＡ 膜 的改 性 研究 大多 采用增 塑法 ，通过 加 入能 与 ＰＶＡ分 子链 上 的羟基 形成 氢键 的有机 小 分子 化 合物 或 低 分子 多 羟 基 聚合 物 ，破 坏 ＰＶＡ 分 子 链 内和 链 间 氢 键作 用 ，以 提 高 ＰＶＡ的加工性能。化学交联也是 ＰＶＡ化学改性 的方 法 之一 。邻 苯 二 甲 酸酐 、马来 酸 、马来 酸酐 、异氰 酸 酯 等 是常用 的交 联剂 ，交联 后分 子 链 刚性 增 大 ，力学 性 能
Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ，Ｓｔｒｕｃ百度文库ｕｒｅ ａｎｄ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ＰＶＡ／ＣｕＳＯ４·５Ｈ２ ０ Ｍｅｍｂｒａｎｅｓ
ＬＩＵ Ｑｉａｎ，ＴＩＡＮ Ｈｕａｆｅｎｇ，ＧＥ Ｘｉａｎｇ，ＬＩ Ｙａｎ，ＸＩＡＮＧ Ａｉｍｉｎ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌ ａｎｄ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００４８，Ｃｈｉｎａ）
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ＰＶＡ 因具有 良好 的水 溶性 、成 膜 性 、气 体 阻 透 性 、 黏结性 、乳 化性 、生 物 降解 性 等 特性 ，在 薄 膜 、纺 织 、黏
收 稿 日期 ：２０１５—１０ ０９ 国家 自然科 学基 金 （５１３７３００４、５１２０３Ｏ０４）北京 市教 委科研 计划面上项 目（ＫＭ２０１３１００１１００１）；教师 队伍建设——青年英 才 计￣（ＹＥＴＰ１４５３）；北 京市 优 秀人 才培养 资助 青年 拔尖个 人项 目（２Ｏ１４０。０Ｏ２６８３３ＺＫ１３）；北 京工 商大 学研 究生 科研 能 力提 升 计 划 项 目 ＊联 系人 ，ｘａｍｉｎｇ＠ ｂｔｂｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
摘 要 ：采用溶液流延法制备 了不 同五水硫 酸铜 （ＣｕＳＯ４·５Ｈ。（））含 量 的聚乙烯醇 （ＰＶＡ）／ＣｕＳＯ￣·５ＨｚＯ复合 膜 ， 采用 扫描 电子显微镜 （ＳＥＭ）、热失 重分析 （ＴＧ）、Ｘ射 线衍射 （ＸＲＤ）、力 学性 能测试 和透 气性 能测 试等方 法研 究 了 ＣｕＳＯ４·５Ｈ Ｏ 对 ＰＶＡ 薄 膜 的结 构 与 性 能 的 影 响 。结 果 表 明 ，所 制 得 的 复 合 膜 透 明性 好 ，Ｃ 可 与 ＰＶＡ 上 （）Ｈ 络合破坏 ＰＶＡ分子内和分子间的氢键作用 ，降低 ＰＶＡ的结晶度；该复合膜具有 比纯 ＰＶＡ膜更高的拉伸强度和更 低的断裂伸长率 ，表 明 Ｃｕ 交联可 明显改善薄膜的力学性能 ；在 ７５ 相对湿度下 ＣｕＳＯ ·５ＨｚＯ的引入能促进薄膜 对 ｃ 气体的透过作用 ，但对 （）２的透过系数基本没有影响 。 关 键 词 ：聚乙烯醇 ；五水硫 酸铜 ；复合膜 ；交联 ；透气性能 中图分类号 ：ＴＱ３２５．９ 文献标识码 ：Ｂ 文章编号 ：１００１—９２７８（２０１６）０１—００９２ ０６