非降解的塑料制品已被廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域, 但它所帶來的環(huán)境污染日益威脅人類的生存, 可降解的環(huán)境友好材料的研究與開發(fā)日益受到人們的重視。海藻酸鈉是從褐藻中提取, 由于其良好的生物降解性和生物相容性, 而被廣泛應(yīng)用于化學(xué)、生物、醫(yī)藥、食品等領(lǐng)域 。海藻酸鈉以其良好的成膜性被廣泛用于制備各種用途的膜材料, 然而海藻酸鈉膜質(zhì)脆和極差的耐水性, 使其在應(yīng)用上受到限制。文獻(xiàn)曾報道海藻酸鈉與聚乙烯醇、纖維素、羧甲基殼聚糖等高分子材料共混可以改善其力學(xué)性能。聚酯型水性聚氨酯( WPU ) 可生物降解 , 是一種環(huán)境友好材料。由于該聚氨酯硬段上存在有親水性基團(tuán), 可與海藻酸鈉形成氫鍵, 軟段又表現(xiàn)為疏水性, 故它與海藻酸鈉共混后, 膜的抗水性能可有望得到提高; 此外水性聚氨酯膜有很高的斷裂伸長率, 與海藻酸鈉共混制膜, 亦可望改善海藻酸鈉膜質(zhì)脆的缺點(diǎn)。

1.共混膜的紅外光譜分析

   圖 1 為A L 、A P 10、A P50、A P70、WPU 膜的紅外譜圖。從海藻酸鈉的紅外譜圖可發(fā)現(xiàn)3 335 cm- 1 為O H 基的伸縮振動峰, 1 594 cm - 1和 1 409 cm- 1 分別歸屬為海藻酸鹽的—CO O - 基的不對稱和對稱伸縮振動。從 WPU 的紅外譜圖可發(fā)現(xiàn) 3 336 cm - 1為 N H 基的伸縮振動峰, 1 724 cm- 1 處為 C= O 吸收峰。WPU 膜在 3 336 cm- 1 處的 N H 基伸縮振動峰, 隨著海藻酸鈉的加入明顯加寬, 強(qiáng)度增加且移向低波數(shù); 比較 A L 和 A P 10 的圖譜發(fā)現(xiàn), 3 335 cm- 1 處的 O H 基伸縮振動也移向了低波數(shù), 這說明共混膜中兩者分子間存在強(qiáng)烈的分子間氫鍵作用。WP U 在 1 724 cm - 1處的C= O 基吸收峰隨海藻酸鈉的加入移向高波數(shù), 而吸收強(qiáng)度減弱, A L 在 1 594 cm- 1 處海藻酸鹽的- COO - 基的不對稱伸縮振動, 隨著聚氨酯的加入而向高波數(shù)移動, 這進(jìn)一步說明了共混膜中二者分子間存在著較強(qiáng)的分子間氫鍵作用。

2.共混膜的 X 射線衍射分析

   圖 2 為海藻酸鈉、WP U  及其共混膜的 X 射線衍射圖譜。2H=  14 和2H=  21 處為海藻酸鈉的衍射峰,

在 2H=  22 和 2H=   24. 5 處為水性聚氨酯的衍射峰。共混膜中隨著 WP U 含量增加, 海藻酸鈉在 2H=  14

處的衍射峰逐漸消失, 而 WPU 在 2H= 24. 5 處的衍射峰也隨著海藻酸鈉的加入逐漸消失, 這表明兩者分子間存在著較強(qiáng)的相互作用。用剪紙稱重法[ 10] 測得海藻酸鈉、WPU 及其共混膜的結(jié)晶度大小順序?yàn)閃PU > A P90> A P 70> A P50> A P 30> A P 10> A L , 很明顯隨著海藻酸鈉含量的增加結(jié)晶度下降, 這表明了共混膜中兩種分子間存在著較強(qiáng)的相互作用, 破壞了 WP U 原有的晶體結(jié)構(gòu)。

3.透光率分析

   膜的透光率通常也是判斷共混高分子相容性好壞的輔助手段, 若共混膜中兩種高分子相容性很差, 則在兩相界面上由于光的散射或反射而使膜的透光率很低, 海藻酸鈉和 WP U 及其共混膜在 800 nm 波長處的透光率, 共混膜的透光率都大于 70% , 表明共混膜中兩種分子有良好的相容性。

4.共混膜截面形貌分析

5.共混膜的力學(xué)性能和抗水性

由海藻酸鈉與水性聚氨酯通過流延法成功地制備出共混膜, 通過 F T IR 、X RD 、SEM 、U V 及力學(xué)性能測試表明: 共混膜中兩種物質(zhì)存在較強(qiáng)的氫鍵作用及良好的相容性。水性聚氨酯的引入, 使得共混膜的抗水性、斷裂伸長率明顯高于純海藻酸鈉膜。共混 膜的抗張強(qiáng)度明顯高于水性聚氨酯膜, 當(dāng)水性聚氨酯 含量為 10% 時, 共混膜有較高的抗張強(qiáng)度( 80 M Pa) , 高于純海藻酸鈉膜和水性聚氨酯膜。

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