海藻酸鈉/聚乙烯醇共混膜的制備及相關(guān)性能研究

王　勝，劉　衛(wèi)，于湖生

(1.青島大學(xué)，山東 青島 266071；2.青島纖維紡織品監(jiān)督檢驗(yàn)研究院，山東 青島 266061)

海藻酸鈉/聚乙烯醇共混膜的制備及相關(guān)性能研究

王勝1，劉衛(wèi)2，于湖生1

(1.青島大學(xué)，山東 青島 266071；2.青島纖維紡織品監(jiān)督檢驗(yàn)研究院，山東 青島 266061)

文章通過溶液共混法，制備了不同比例的海藻酸鈉(SA)/聚乙烯醇(PVA)共混膜，觀察了表面形貌，并測定了膜的力學(xué)性能，液體吸收性和透濕性。

海藻酸鈉； 聚乙烯醇； 共混膜； 力學(xué)性能； 液體吸收性； 透濕性

海藻酸鈉(SA)是從藻類中提取的一種多糖碳水化合物，是一種理想的天然生物醫(yī)用材料[1]。其與氯化鈣可發(fā)生Na+-Ca2+離子交換反應(yīng)，進(jìn)入纖維的Ca2+與SA上的氧原子發(fā)生螯合誘導(dǎo)凝膠，形成“蛋盒”型結(jié)構(gòu)的海藻酸鈣聚合物[2]。由于其具有良好的生物相容性和可降解性，被廣泛應(yīng)用于化學(xué)、紡織、醫(yī)藥、生物等領(lǐng)域[3]。但其成膜后，質(zhì)脆，彈性差，力學(xué)性能不好[4]。聚乙烯醇(PVA)是由聚醋酸乙烯酯經(jīng)水解而得到的親水性高聚物，其分子鏈上含有大量羥基，具有良好的水溶性，能形成光滑透明，非常強(qiáng)韌和抗撕裂的膜，是一種理想的生物醫(yī)用材料[5]。本次試驗(yàn)通過對(duì)這兩種親水性聚合物進(jìn)行不同比例的共混，以期望共混膜在一些性能上得到改善和加強(qiáng)。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1試劑和儀器

海藻酸鈉(SA)；聚乙烯醇(PVA)；無水CaCl2；氯化鈉；LL-06E型電子單纖維強(qiáng)力儀；JJ-1精密增力電動(dòng)攪拌器；水浴鍋，干燥箱，電子天平，稱量瓶等。

1.2海藻酸鈉/聚乙烯醇共混膜的制備

(1)用電子天平分別稱取12.00 g SA和20.00 g PVA，溶于388 mL和380 mL蒸餾水中，攪拌至完全溶解，配置質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為3%和5%的SA溶液和PVA溶液。

(2)將上述制得的3% SA溶液和5% PVA溶液按質(zhì)量比100/0、80/20、60/40、50/50、40/60、20/80混合，攪拌均勻并靜置脫泡，制成紡絲液。

(3)用玻璃棒將紡絲液均勻涂抹在玻璃板上，將載有紡絲液的玻璃板放置于一定濃度的CaCl2溶液中，充分反應(yīng)，成膜。一段時(shí)間后將膜取出，并用清水沖洗，去除殘余CaCl2，室溫下晾干，依次制得不同比例的共混膜。

1.3海藻酸鈣/聚乙烯醇共混膜的性能測試

1.3.1力學(xué)性能

在室溫下測量本系列樣品的斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長率。試樣20 mm×2 mm，隔距10 mm，拉伸速度10 mm/min。

1.3.2液體吸收性[6]

試驗(yàn)液A：由NaCl和CaCl2的溶液組成，將8.298 gNaCl和0.368 gCaCl2溶于水并稀釋至1 L。

試驗(yàn)方法參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YY/T 0471.1-2004。

用清水代替試驗(yàn)液重復(fù)上述試驗(yàn)。以每克樣品吸收液體的質(zhì)量表示吸收量。

1.3.3透濕率[7]

向稱量瓶中裝入40 mL水，用共混膜樣品將瓶口密封，稱重，記為M0。將稱量瓶置于室內(nèi)常溫環(huán)境中，靜置24 h后，稱重，記為M1。測量稱量瓶瓶口直徑，計(jì)算瓶口內(nèi)切面積S。透濕率按下式計(jì)算：

2　結(jié)果與討論

2.1膜的表面形貌

圖1為三種不同比例共混膜的照片。不含PVA的膜，表面粗糙不平，干燥后脆硬，彈性很差。而純的PVA膜，表面光滑，無色透明，輕薄柔軟，彈性很好。共混膜介于兩者之間，且隨著共混膜中PVA含量的增加，膜手感更加柔軟，彈性變好。

2.2力學(xué)性能

圖2為膜中PVA含量對(duì)膜力學(xué)性能的影響。由圖2可知，不含PVA的膜的斷裂強(qiáng)力明顯高于共混膜，斷裂伸長率反之。隨著共混膜中PVA含量的增加，膜的斷裂強(qiáng)力明顯減小，斷裂伸長率明顯增加。

圖1　三種不同比例的共混膜

圖2　斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長率隨PVA含量的變化情況

2.3液體吸收性

圖3為膜中PVA含量對(duì)液體吸收性的影響。由圖3可知，隨著共混膜中PVA所占比例的增加，膜的吸液量和吸水量增加，且大于不含PVA的膜。說明PVA在一定程度上能增大膜的吸液能力。PVA分子鏈中含有大量的羥基，使其具有優(yōu)良的親水性，其與海藻酸鹽分子鏈中的羥基和羧基相互滲透，相互影響，形成較強(qiáng)的氫鍵。因此，共混膜中的高分子不會(huì)輕易分離。另外，同種共混膜樣品吸液量大于吸水量，表明其對(duì)試驗(yàn)液A的親和性好于水。

2.4透濕性

圖4為膜中PVA含量對(duì)膜透濕率的影響。

圖3　液體吸收量隨PVA含量的變化情況

圖4　透濕率隨PVA含量的變化情況

由圖4可知，不含PVA的膜透濕率最小，隨著共混膜中PVA所占比例的增加，透濕率增加。在改善海藻輔料的透氣效果時(shí)，可以考慮通過引入一定量的PVA，來提高膜的透濕能力。

3　結(jié)論

3.1通過溶液共混法，制備了不同比例的SA/PVA共混膜。觀察其表面形貌，發(fā)現(xiàn)PVA的引入，能使膜更加柔軟和富有彈性。膜在水中未發(fā)生的分離和溶解現(xiàn)象，說明二者結(jié)合比較穩(wěn)固。

3.2隨著共混膜中PVA含量的增加，膜的斷裂強(qiáng)力減小，斷裂伸長率增加。

3.3隨著共混膜中PVA含量的增加，膜的液體吸收能力增強(qiáng)，透濕率增大。且同條件下，膜對(duì)試驗(yàn)液A的吸收量比水大。

[1]林曉華，黃宗海，俞金龍.海藻酸纖維的研究發(fā)展及生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用[J].中國組織工程研究，2013,17(12)：2218—2224.

[2]劉越等.海藻酸鈣纖維的溶脹性研究[J].絲綢，2013,50(4)：5—9.

[3]王孝華，王洪.聚乙烯醇-海藻酸鈣制備的研究及優(yōu)化[J].化學(xué)工業(yè)與工程，2009，26(3)：216—219.

[4]陳紅等.聚乙烯醇/海藻酸鈉復(fù)合膜的制備及性能研究[J].化工新型材料，2011,39(9)：62—63.

[5]郝曉麗等.海藻酸鈣-聚乙烯醇半互穿網(wǎng)絡(luò)多孔膜制備和性能[J].功能材料，2010,41(7)：1169—1171.

[6]中華人民共和國醫(yī)藥行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).接觸性創(chuàng)面敷料試驗(yàn)方法第一部分：液體吸收性[S].YY/T 0471.1—2004.

[7]章汝平，丁馬太.海藻酸鈉/聚乙烯醇共混膜的制備及表征[J].功能材料，2009,40(2)：295—297.

Preparation and Performance Research on SA/PVA Composite Membrane

WangSheng1,LiuWei2，YuHusheng1

(1.Qingdao University，Qingdao 266071，China；2.Qingdao Textile Inspection Institute，Qingdao 266061，China)

The blend membrane of Sodium alginate (SA)/Polyvinyl Alcohol(PVA)with different ratios by the solvent method was prepared．The surface topography was observed and mechanical properties，liquid absorbent，moisture penetrability was tested.

SA； PVA； blend membrane； mechanical properties； liquid absorbent； moisture penetrability

2015-07-21

王勝(1991—)，男，山東青島人，碩士研究生。

TS102

A

1009-3028(2015)05-0054-03