PVA缓释/控释包装薄膜挤出吹塑的成型工艺及缓释性能研究

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聚乙烯醇(PVA)薄膜作为一种新型包装薄膜,不仅具有绿色环保、可降解等优点,通过加工还可以使其具备缓释/控释性能,故而被广泛的应用于医学、农业、化工等各个领域。本论文创新性的提出通过挤出吹塑方法制备PVA缓释/控释包装薄膜的思路,对PVA BM-1和PVA 1799分别进行增塑改性,并在挤出吹塑成型工艺过程中对工艺参数进行了优化,再对其缓释/控释薄膜的基本性能进行了表征测试,设计出了PVA挤出吹塑薄膜缓释/控释性能的实验研究方案。通过熔融指数曲线、红外光谱图、DSC曲线、流变性能、扫描电镜等表征测试对PVA BM-1和PVA 1799的增塑改性工艺进行研究,结果表明:改性PVA BM-1最佳复配比例为:主增塑剂甘油:乙二醇=1:1,DMSO添加量为PVA BM-1的5%,且总复配增塑剂占PVA BM-1的35%。通过增塑改性,使PVA BM-1的熔融温度从194.1℃降至161.8℃,下降了32.3℃。改性PVA 1799最佳复配比例为:甘油:H2O:二乙醇胺=1:2:2,且总复配增塑剂占PVA 1799的30%。增塑改性后使PVA 1799熔融温度降至169.9℃,使熔程远低于其热分解温度。通过上述研究使PVA BM-1和PVA 1799能实现熔融加工,共混后能成功挤出吹膜。对PVA缓释/控释包装薄膜的挤出吹塑成型工艺和基本性能测试的研究结果表明:混合条件为80℃下缓慢加入复配增塑剂,混合20min,然后在温度80℃的干燥箱中静置12 h,加入0.5%硬脂酸钙的添加剂,160℃<机头温度<200℃、3.5 r/min<螺杆转速<7 r/min、吹胀比2:1、牵引比3:1的工艺参数下,PVA挤出吹塑成型的薄膜性能最佳。在此最佳工艺条件下对PVA不同配方的缓释/控释包装薄膜进行基本性能测试,结果表明随着PVA BM-1质量分数的增加,分子间的作用力变大,增强了PVA吹塑薄膜分子链的顺和性,使PVA吹塑薄膜的撕裂强度、撕裂力也随着增大,透气系数呈先增大后减小的趋势;热失重率逐渐降低。此外,本论文测定了薄膜的溶胀率,并采用水中溶出率法对PVA缓释/控释薄膜的缓释机理、规律和缓释速率进行了测定及进一步研究。结果表明:PVA BM-1具有优良的水溶性,而PVA 1799在常温下不能溶解,只能胀大到一定的程度;随着PVA BM-1的增加,PVA缓释/控释薄膜的溶胀率、积分溶出率均增大,而微分溶出率先增加再减少最后趋于不变。随着PVA缓释/控释薄膜厚度的不断增加,起始溶出率逐渐降低,微分溶出率也逐渐减小。因此,PVA缓释/控释薄膜的缓释性能的两大主要因素为:PVA的配比及PVA薄膜的厚度,可以通过调控这两因素来控制PVA缓释/控释薄膜的缓释性能,即达到控释效果。
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