基于聚乙烯醇復合膜的改性研究進展

楊 亮，李韋霖，宋鑫鑰，王夢菲，李文全

（1.蘭州理工大學機電工程學院，甘肅蘭州 730050；2.蘭州三毛實業(yè)有限公司，甘肅蘭州 730316）

聚乙烯醇（PVA）是一種有機化合物，化學式為(C2H4O)n，外觀為白色絮狀、片狀或者粉末狀固體［1］，無毒無味、無腐蝕性［2］。此外，PVA 具有良好的親水性和水溶性［3］、高度耐污染性［4］、生物相容性和成膜性。以PVA 為基質(zhì)制備的膜具有高柔韌性、耐有機溶劑性［5］、良好的熱封性、卓越的透光度、較大的拉伸強度和撕裂強度以及極好的氣體阻隔性［6-7］。聚乙烯醇性能優(yōu)良，目前在紡織、食品、造紙、黏合劑、建筑、醫(yī)療以及包裝等領域均得到了廣泛的應用［8］。

由于PVA 的線性高分子結(jié)構(gòu)和側(cè)鏈大量的羥基，PVA 復合膜在水中極易溶脹甚至溶解，力學性能也會變差，這些缺陷限制了其應用范圍。因此，有必要對PVA 復合膜進行改性，不僅要提高其機械性能和耐水性能，也要賦予PVA 復合膜一些其他功能，比如導電、抗菌和阻燃等性能，以拓展其應用領域，并滿足不同應用領域?qū)δば阅艿男枨蟆?/p>

1 聚乙烯醇復合膜的改性

根據(jù)不同的改性機理，聚乙烯醇復合膜的改性方法一般分為4 類：（1）物理改性，包括共混改性、熱處理改性等。共混改性過程比較簡單，而且容易拓展復合膜的功能性，因此是目前最常用的改性方法之一。（2）納米復合改性，這類方法是將相容性較好的納米材料與PVA 溶液混合之后采用流延法或者靜電紡絲法制備成復合膜。（3）化學交聯(lián)改性，這類方法一般使加入的化學試劑與PVA 分子鏈上大量的羥基反應形成化學鍵，從而在復合膜內(nèi)部形成更加致密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，進而能夠顯著提升PVA 復合膜的力學性能和熱穩(wěn)定性等。（4）協(xié)同改性，使用2 種及以上的方法或者材料對PVA 復合膜進行改性。由于單一方法或者材料一般只能較好地改進PVA 復合膜某一方面的性能，不能滿足PVA 復合膜在實際應用中對多種性能的需求（比如耐水性、光學性能和親水性的結(jié)合），因此采用協(xié)同改性的方法可以獲得綜合性能更加優(yōu)異的復合膜。本文就近幾年以來聚乙烯醇復合膜改性研究的發(fā)展狀況進行總結(jié)。

1.1 物理改性

1.1.1 共混改性

共混改性一般是將性能優(yōu)異且相容性較好的材料與PVA 混合均勻，然后利用溶液澆鑄或者靜電紡絲制備成膜，這種方法簡單有效，而且易于工業(yè)化生產(chǎn)［9］。常用于共混改性的物質(zhì)一般有3 類：（1）多糖類化合物，如淀粉、殼聚糖（CS）、纖維素等，這類化合物一般都比較親水，來源廣泛，而且具有較好的環(huán)保性；（2）無機鹽類，如鹽酸鹽、硝酸鹽、硫酸鹽等，這類物質(zhì)相對于有機物（尿素、多元醇）與PVA 相容性更好［10］，能顯著提升復合膜的斷裂伸長率；（3）其他化合物，如納米二氧化硅以及蒙脫土等。

CS 是一種陽離子多糖，具有抗菌活性高、成膜性好以及生物相容性好等優(yōu)點［11］。CS 改性PVA 復合膜的最大優(yōu)點是能夠賦予復合膜抗菌以及止血能力，因此人們花了大量的時間和精力研究CS 對PVA 復合膜的改性。丁艷紅等［12］利用CS 剝離石墨烯（GR）材料，緊接著將剝離的石墨烯加入PVA 溶液中制備成PVA 復合膜。結(jié)果表明：在加入20%的2GR-CS/PVA時，復合膜的拉伸強度達到最大值113.26 MPa，此時，復合膜的透氣系數(shù)為2.70×10-13g·cm/（cm2·s·Pa），阻濕性良好且具有一定的抗菌性。Chenrong Wang 等［13］先用二甲基二烯丙基氯化銨與殼聚糖制備成季銨化殼聚糖（HTCC），再將HTCC 與PVA 溶液均勻混合，后利用靜電紡絲法制備成PVA 復合膜。結(jié)果表明：PVA復合膜的孔徑和比表面積分別為160 nm、8.53 m3/g，與純膜相比有較大的改善，而且當PVA 與HTCC 的比例為6∶4 時，該復合膜對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抑制率均達到99%以上。潘晴彥等［14］用季銨鹽處理殼聚糖，再將處理后的殼聚糖加入PVA 溶液中，采用溶液澆鑄法制得復合膜。結(jié)果表明：當含有3%季銨鹽的殼聚糖與PVA 溶液的體積比為5∶5時，復合膜的綜合性能最優(yōu)，此時斷裂強度為16.52 MPa，斷裂伸長率為56.55%，結(jié)晶度為34.60%，水蒸氣透過率為98.71 g/（m2·h）。趙肖娟等［15］用聚乙烯亞胺（PEI）處理纖維素納米晶體（CNC）制備成PCNC，然后將PCNC與蒙脫土加入PVA 溶液中制備蒙脫土-纖維素納米晶/聚乙烯醇（MMT-PCNC/PVA）層狀結(jié)構(gòu)復合膜。結(jié)果表明：當MMT 與PCNC 的比例分別為1∶1 和1∶2時，該復合膜的力學性能提升最明顯。與純PVA 膜相比，1MMT-1PCNC/PVA 和1MMT-2PCNC/PVA 復合膜的拉伸強度分別增加196%、142%，斷裂伸長率分別增加79%、175%，韌性分別增加800%、900%。

雖然CS 能夠賦予PVA 復合膜抗菌止血功能，但CS 也會降低PVA 復合膜的某些性能，如力學性能等，許多共混材料也會有類似表現(xiàn)。因此，如何控制共混材料的用量或者復合膜的結(jié)構(gòu)，在保持PVA 復合膜本身性能不變的情況下，最大程度地提高復合膜的機械性能或者賦予復合膜其他功能是PVA 復合膜共混改性的研究方向之一，還需要進一步研究。

1.1.2 熱處理改性

熱處理常用于高分子材料的改性，其原理是溫度升高可以促使分子鏈運動，進而改善材料內(nèi)部原有的缺陷，增加材料的晶區(qū)面積。目前，人們常用高溫退火和低溫凍融循環(huán)的方法對PVA 復合膜進行改性。PVA 復合膜的退火處理一般是在玻璃化溫度和黏流化溫度之間進行，因為在這個溫度范圍內(nèi)PVA復合膜的機械性能和耐水性能容易提高。復合膜性能的提高程度與PVA 復合膜的分子質(zhì)量、退火處理的溫度和時間密切相關。退火處理時，PVA 復合膜的分子質(zhì)量越大，高分子鏈就越容易纏繞，從而限制分子鏈的自由運動，這也就導致PVA 復合膜較低的結(jié)晶度和較差的機械強度，但是低的結(jié)晶度可以提高PVA 復合膜的滲透通量［16］。適當?shù)臏囟群蜁r間可以促進大分子鏈運動，有利于獲得更高的結(jié)晶度，從而獲得性能更加優(yōu)良的復合膜。Baki Aksakal 等［17］在80～130 ℃時，每隔10 ℃對PVA 復合膜進行退火處理15 min，結(jié)果表明：在80～110 ℃時，PVA復合膜的機械強度、斷裂應變有明顯提升，最高可以達到20 MPa、1.01 GPa，分別是純PVA 膜的2.1 倍和3.4 倍，但是超過110 ℃則會有所下降。

凍融循環(huán)處理是在很低溫下促使高分子物質(zhì)結(jié)晶來提高材料性能的一種方法。PVA 復合膜一般會在-20 ℃進行凍融循環(huán)處理，因為此時PVA 分子鏈的運動受到限制，分子鏈會形成晶核，結(jié)晶會相應增加。當溫度升高到25 ℃時開始解凍，此時結(jié)晶會生長，之后多次重復“凍”和“融”過程來優(yōu)化晶體結(jié)構(gòu)和改善復合膜的性能。Taishi Fukumori 等［18］在-20 ℃處理10%的PVA 溶液5 min，然后將其置于24 ℃的環(huán)境中處理45 min，將該過程重復7 次后發(fā)現(xiàn)PVA 復合膜的結(jié)晶度有明顯的提升，達到了51.5%，比凍融處理之前增加了近20%；隨著結(jié)晶度的增加，PVA 復合膜的機械強度也得到明顯增強，達到了250 MPa，但是其斷裂伸長率卻顯著下降。

無論是進行退火處理還是凍融循環(huán)處理，提升PVA 復合膜結(jié)晶度的原理都是通過控制溫度和時間，使高分子鏈中的羥基通過氫鍵結(jié)合，以減少自由羥基的數(shù)量，晶區(qū)面積增大。隨著晶區(qū)面積的增大，PVA 復合膜的水蒸氣透過率、斷裂伸長率等下降。如何利用熱處理進一步提升復合膜的性能是目前面臨的主要問題，還有待于系統(tǒng)探究。

1.2 納米復合改性

PVA 復合膜的納米復合改性一般有2 個步驟：第1 步是制備納米尺寸的填充材料，然后將其與PVA 溶液均勻混合；第2 步是通過溶液澆鑄法或者靜電紡絲法制備納米改性復合膜。與共混改性相比，納米復合改性的填充材料均是納米級的；這些材料既具有特殊的表（界）面效應、小尺寸效應和量子隧道效應，也可以改變PVA 分子鏈之間的作用力，從而在分子水平上影響PVA 復合膜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)［19-20］。因此，納米復合改性一般都會對PVA 復合膜的機械性能和耐水性能有較大的提升作用，當然由于填充的納米材料不同，PVA 復合膜也會獲得不同的功能，比如導電、防腐、過濾等。目前常用于改性的納米材料主要有生物高分子納米材料、碳基納米材料（石墨烯、碳納米管等）、硅基納米材料和金屬及金屬氧化物納米材料。

1.2.1 生物高分子納米材料改性

生物高分子納米材料是一種從生物高分子材料中分離或者通過化學方法制備的納米材料，具有普通生物高分子材料的優(yōu)異性能，如良好的可再生性、生物可降解性以及優(yōu)異的生物相容性［21］。生物高分子納米材料會在PVA 分子間形成較多氫鍵，這些氫鍵和材料本身優(yōu)異的力學性能會大幅提升復合膜的機械性能。目前常用的生物高分子納米材料主要有纖維素納米晶（CNC）和纖維素納米纖維（CNF）。

CNC 和CNF 是人們根據(jù)不同方法制備的2 種具有不同尺寸和結(jié)晶度的納米纖維素。CNC 內(nèi)部有很高的結(jié)晶度，長度一般小于500 nm；CNF 內(nèi)部含有較多的非晶區(qū)，長度一般處于微米級別［22］。過去的研究發(fā)現(xiàn)，二者對PVA 復合膜的作用原理幾乎相同，都是在PVA 分子鏈間形成氫鍵來提高復合膜的力學性能。但是總的來看，CNC 在機械強度、斷裂伸長率以及彈性方面的改善要優(yōu)于CNF。Muhammad 等［23］將CNC 晶體與PVA 溶液均勻混合之后，調(diào)節(jié)CNC 的含量和復合膜的濕度。結(jié)果表明：隨著相對濕度的提高，復合膜的機械強度和彈性模量下降，但是斷裂伸長率大幅度增加；在完全干燥的情況下，復合膜的拉伸強度隨著CNC 含量的增加呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢，在相對濕度很高（97%RH）的情況下，二者變化呈現(xiàn)線性關系。Zhao Fuli 等［24］提取甘蔗袋中的CNF，對其進行超聲處理后與PVA 溶液均勻混合制備成復合膜。結(jié)果表明：當復合膜中含有4%的CNF 時，復合膜的機械性能得到明顯改善，此時拉伸強度可達85 MPa，且對金黃色葡萄球菌有較強的抑制作用。

CNC 和CNF 不僅會對PVA 復合膜的力學性能產(chǎn)生重要影響，也會影響其吸水性和光學性能。一般來說，當CNC 和CNF 質(zhì)量分數(shù)較低（小于2%）時，PVA復合膜的吸水性隨著CNC 和CNF 量的增加而有所增加，高于2%時，PVA 復合膜的吸水性開始下降［19］，由于CNC 提高了復合膜的結(jié)晶度，因此復合膜的透光性會隨之下降。而CNF 的波長小于可見光的波長，以及PVA 與CNF 之間通過氫鍵結(jié)合形成的界面能夠降低光的折射和反射，因此復合膜會保持較高的透光率，甚至還略有提高。

1.2.2 碳基納米材料改性

碳基納米材料具有較高的機械強度、導熱性、導電能力等優(yōu)勢［21］。因此，利用碳基納米材料對PVA 復合膜進行改性，不僅能夠賦予復合膜良好的機械性能和耐水性，也會賦予其一定的導熱、導電性能等。Jingchao Wang 等［25］將氧化石墨烯（GO）與PVA 溶液均勻混合后制備成PVA/GO 復合膜，研究結(jié)果表明：當GO 質(zhì)量分數(shù)為0.5%時，復合膜的拉伸強度為212 MPa，斷裂伸長率為34%；此外，復合膜的吸水率較純膜下降60%。Yihan Liu 等［26］通過溶液插層法制備PVA/GO-CDPC-La 復合膜，該復合膜具有良好的生物相容性，能夠降低傷口感染的風險以及加快傷口愈合的速度。房平等［27］將多壁碳納米管、PVA 結(jié)合插入氧化石墨烯片層，得到一種具有抗菌過濾水的超濾膜，該膜被用于水分離領域。

1.2.3 硅基納米材料改性

硅基納米材料具有良好的化學惰性、熱穩(wěn)定性和機械穩(wěn)定性［21］。利用硅基納米材料對PVA 復合膜進行改性，可以賦予復合膜某些特殊功能，目前主要用二氧化硅或者含有二氧化硅的材料對PVA 復合膜進行改性。范丹丹等［28］以聚酯（PET）作為支撐層，在PVA 溶液中加入4%的納米SiO2粒子制備PVA-SiO2/PET 復合膜，該復合膜親水性顯著增強，孔徑減小至3.1 nm，相較于PVA/PET 復合膜減小85%。此外，該膜對海藻酸鈉有較強的抗性。初婷等［29］將納米SiO2加入羥丙基瓜爾膠（HPG）與聚乙烯醇的混合溶液中，采用流延法制備成復合膜。實驗表明：納米SiO2可以在HPG 和PVA 分子鏈間形成共價鍵，復合膜的力學性能得到較大的提升。當納米SiO2質(zhì)量分數(shù)為1.5%時，HPG/PVA/SiO2復合膜中形成了Si—O—C 鍵，復合膜的拉伸強度和斷裂伸長率較純膜分別提升67%和1 077%，水蒸氣透過率較純膜下降65%。

納米二氧化硅（SiO2NPs）是一種具有良好化學反應活性和獨特性能的硅基納米材料［30］，其粒徑均勻、生物相容性好、熱穩(wěn)定性好，還可以通過原位合成的方法避免粒子之間的聚集［31］，因此SiO2NPs 經(jīng)常被用于PVA 復合膜的改性。Malik M A 等［32］將SiO2NPs 加入5%的PVA 溶液中，制備出一種耐用性強、孔隙率小、強度高的復合膜，被廣泛應用于建筑材料方面。Shilang Xu 等［33］在堿性條件下將6%的納米二氧化硅加入PVA 溶液中，采用靜電紡絲技術制備成復合膜。結(jié)果表明：與純PVA 膜相比，該復合膜的機械強度、結(jié)構(gòu)和耐久性分別提升3%、5%、7%；該復合膜被廣泛應用于建筑材料方面。

1.2.4 金屬以及金屬化合物納米材料改性

金屬以及金屬氧化物納米材料由于良好的導電性、導熱性和抗菌性［34］，近年來成為PVA 復合膜的填充物，使PVA 復合膜廣泛應用于食品包裝、醫(yī)療衛(wèi)生以及污水處理等領域。目前常用的金屬以及金屬化合物主要有銀納米粒子（AgNPs）、氧化鋅納米粒子（ZnONPs）和二氧化鈦納米粒子（TiO2NPs）。這些粒子會賦予PVA 復合膜導電、光催化以及防腐抗菌等能力。魏亞楠等［35］用葡萄籽提取物還原納米銀離子，并將還原產(chǎn)物貼附在PVA 復合膜表面，結(jié)果表明：Ag-NPs/PVA 復合膜具有很強的穩(wěn)定性，并且對鰻弧菌等6 種細菌有很強的抑制作用。劉永軍等［36］將ZnONPs均勻分布在PVA 復合膜上，之后將喹啉降解菌固定在ZnONPs/PVA 復合膜上。實驗表明：ZnONPs/PVA 復合膜對喹啉和細菌有強烈的吸附作用，并且復合膜內(nèi)有大量孔洞，可以為細菌的生存提供必要條件，固定后的喹啉降解率高達99.2%，遠高于游離的喹啉降解率（48.0%）。宋鴿等［37］以海藻酸鈉（鈣）離子作為外殼，并在其外表面加入不同量的TiO2NPs，用PVA 和羥乙基纖維素包覆酵母菌作為核，制備出復合膜。實驗表明：隨著TiO2NPs 含量的增加，復合膜對亞甲基藍的降解率不斷提高，最高可達98.6%，并且該復合膜可以重復使用。Shuai Ma 等［38］將TiO2NPs 加入PVA溶液中，以二甲基甲酰胺和多氯聯(lián)苯甲酰胺作為增孔劑來增加TiO2NPs/PVA 復合膜的孔數(shù)，并調(diào)節(jié)孔徑的大小。實驗表明：TiO2NPs/PVA 復合膜的吸附性能顯著提升，在紫外條件下對甲基橙有良好的光催化作用，并且可以在重復浸入的過程中再生。

不同的納米材料對復合膜的性能產(chǎn)生的影響差異較大（如表1 所示），比如納米銀粒子主要賦予復合膜抗菌能力，SiO2NPs 的加入會使復合膜的力學性能明顯增強，TiO2NPs 的加入可以增加復合膜的孔洞數(shù)，提高復合膜的吸附能力等。

表1 納米材料對復合膜性能的影響

1.3 化學交聯(lián)改性

化學交聯(lián)改性是指將化學試劑加入PVA 溶液后，試劑與PVA 分子鏈上的羥基反應生成新的化學鍵，進而在PVA 內(nèi)部形成更加致密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，以此來提高復合膜的力學性能以及耐水性等。常用的交聯(lián)劑有醛類物質(zhì)、二元或多元酸酐以及二酰胺等，這些物質(zhì)能使PVA復合膜的力學性能、耐水性以及光活性等性能得到一定程度的改善。蘇憲章等［39］以4 mL 1 mol/L 的KOH 作為催化劑，用縮醛改性PVA 復合膜，溫度控制在80 ℃，反應5 h 得到的復合膜性能最佳。該復合膜的溶脹度下降了73.2%，機械強度增加了79.3%，并且膜的比表面積明顯增大。Amit 等［40］在PVA 溶液中加入用谷氨酸處理過的脫硫納米管制備出復合膜。實驗表明：該復合膜的親水性明顯下降，這是由于谷氨酸消耗了PVA 分子鏈上的大量羥基；此外，由于脫硫納米管的存在，復合膜的強度與純PVA 膜相比增加了25%，韌性增加了80%左右。陳玲等［41］以磺基琥珀酸（SSA）作為交聯(lián)劑，加入PVA 溶液中制備成電容去離子的復合膜。實驗表明：當SSA 質(zhì)量分數(shù)為5%、反應溫度為100 ℃時，PVA 復合膜對離子的吸附力增加了15%左右，電荷效率增加了25%。張利等［42］在PVA 與戊二醛和尿素進行縮醛反應時加入3種不同的增塑劑，以達到降低PVA 復合膜結(jié)晶度的目的。實驗表明：戊二醛和尿素的加入會提高復合膜的耐水性和熱穩(wěn)定性，二氯化鎂和丙三醇等增塑劑的加入會提高復合膜的斷裂伸長率和機械強度。當戊二醛、尿素、丙三醇以及二氧化鎂質(zhì)量分數(shù)分別為4%、0.5%、4%、2%時，復合膜的斷裂伸長率和拉伸強度分別為136.7%、348 MPa，此時復合膜的綜合性能較優(yōu)。徐梓軒等［43］先利用檸檬酸對淀粉進行交聯(lián)改性，再將改性后的淀粉加入PVA 溶液制備成復合膜。實驗表明：檸檬酸淀粉對PVA 復合膜的力學性能有提升作用，但是會降低PVA 復合膜的水蒸氣透過率、吸水性和霧度。當檸檬酸質(zhì)量分數(shù)為3.3%時，復合膜的斷裂強度和斷裂伸長率與純膜相比分別增加了42%、79%。曾嶸［44］以硅膠作為制孔劑，環(huán)氧丙烷作為交聯(lián)劑制備CS/PVA 復合膜，然后再螯合金屬銅、鎳離子制備出具有良好吸附性和機械性能的復合膜，該復合膜能在更寬的酸堿條件下應用。

化學交聯(lián)改性的原理是在PVA 溶液中加入化學試劑，使之在PVA 復合膜中形成致密、均勻的大分子網(wǎng)絡，這樣能更有效地提高PVA 復合膜的力學性能并改善其親水性、水蒸氣透過性等性能。但是整個過程是可逆反應，反應時間、溫度、pH 以及反應物種類和用量等都會對實驗結(jié)果產(chǎn)生嚴重影響。因此，找出一種優(yōu)化的實驗方案是目前PVA 復合膜化學交聯(lián)改性面臨的主要問題之一，還需要不斷去探索。

1.4 協(xié)同改性

就目前情況而言，針對PVA 復合膜進行單一性能的改性，能夠顯著提升PVA 復合膜某一性能，但是無法滿足實際應用中的多種需求，如力學性能和抗菌性能的結(jié)合等。于是協(xié)同改性進入人們的視野，成為探索的新方向之一。劉瑤等［45］利用硼酸協(xié)同納米SiO2和納米TiO2改性PVA 復合膜。實驗表明：當3 者的添加量分別為0.032、0.033、0.042 g/100 mL 時，復合膜的透濕性（WVP）為（9.729±0.074）mg/（m·d·kPa），比純膜降低了近45%。此外，該復合膜對大腸桿菌的抑制提升了一個數(shù)量級。ZHANG R 等［46］將GO 和ZnONPs 加入PVA 溶液后制備成復合膜，之后對復合膜進行超聲波處理。結(jié)果表明：當GO 和ZnONPs 質(zhì)量比為3∶7 時，復合膜的性能最好，斷裂強度以及斷裂伸長率分別為13.01 MPa、309.23%，并對食源性細菌具有很強的抗菌活性?？掠拢?7］以硝酸鈰銨（CAN）協(xié)同甲基丙烯酸縮水甘油酯（GMA）對PVA 復合膜進行改性。實驗表明：復合膜表面的乳突結(jié)構(gòu)被改善，抗水性能有極大的提升。Sonker A K 等［48］將琥珀酸、細菌納米纖維素晶須等加入PVA 溶液中制備復合膜。當加入5%的細菌納米纖維素晶須和1.5 mol 琥珀酸時，該復合膜的機械強度達到最高（122 MPa），是純膜的3.26 倍，此時，復合膜在水中的溶脹比達到最?。?4.6%）。這主要是因為琥珀酸、細菌納米纖維素晶須二者協(xié)同改變了復合膜內(nèi)部的交聯(lián)網(wǎng)絡，從而限制了高分子鏈的運動，減少側(cè)鏈對水的吸附作用。

另外，先對純PVA 膜進行共混處理或納米復合處理，再進行熱處理改性，這樣會顯著提高復合膜的力學性能?？偠灾? 種及以上的方法或者材料改性的PVA 復合膜既能彌補單一改性的不足，也能全面改善PVA 復合膜的性能，從而拓展其應用領域。

2 存在的問題

上述方法是目前最常用的幾種改性方法，對PVA 復合膜的力學性能、光學性能、降解性能、生物相容性、耐水性能、耐熱性能以及水蒸氣透過率都有不同程度的改善。不同的方法有各自的長處，但是也有不足之處。例如CS 雖然能賦予PVA 復合膜止血抗菌的性能，但是也會降低復合膜的力學性能，研究PVA 復合膜與CS 混合后，如何在充分發(fā)揮自身優(yōu)良性能的前提下，也能獲得CS 的性能是目前面臨的主要問題之一。熱處理雖然能夠提高PVA 復合膜的結(jié)晶度，但是隨著結(jié)晶度的升高，復合膜的水蒸氣透過率等性能必然會降低，而且熱處理的時間和溫度也會嚴重影響PVA 復合膜的性能。因此，根據(jù)實際需求控制熱處理的時間和溫度，從而制備出性能更優(yōu)異的復合膜是未來重點探索的方向之一。納米材料作為填充物，不僅可以提高PVA 復合膜的力學性能，而且填充材料也可以賦予PVA 復合膜一些特殊的功能，例如導電、防腐等。CNC 和CNF 都可以提升PVA復合膜的力學性能，但是CNC 會降低PVA 復合膜的透光度；此外，由于波長和界面等不同的原因，CNF能夠提高PVA 復合膜的透光度。不同的納米材料屬性差異較大，因此，將這些納米材料加入PVA 溶液時，納米材料之間有可能會發(fā)生反應，如何避免納米材料之間發(fā)生反應，有效提高PVA 復合膜的性能，也是后續(xù)研究的主要方向之一。

總之，改性PVA 復合膜比PVA 純膜性能更加優(yōu)異，應用更加廣泛。雖然復合膜的性能是決定其能否被廣泛使用的主要因素，但是也要考慮改性的成本。例如將PVA 復合膜應用于包裝和農(nóng)業(yè)領域時，成本是其能否被廣泛使用的重要因素之一。

3 結(jié)語與展望

共混改性、熱處理改性、納米復合改性以及化學交聯(lián)改性是目前最常用的改性方法，這些方法雖然對PVA 復合膜的耐水性、截留率、力學性能以及吸附性能等有較大的改善，使PVA 復合膜能夠廣泛應用于紡織、食品包裝以及污水處理等領域；但是仍然存在許多不足，比如難以同時改善復合膜的機械強度和韌性。另外，單一的改性方式也不能解決滲透通量和滲透選擇的問題。有研究顯示，如果采用互補的改性方式或者材料，有希望解決上述問題，改善復合膜的多重性能，協(xié)同改性是未來復合膜改性的重點研究方向之一?？偠灾?，在保持PVA 復合膜自身優(yōu)良性能不變的前提下，通過改性處理賦予其一些其他功能，能夠不斷拓展其應用領域。