海藻酸钠/聚乙烯醇共混膜的制备及相关性能研究

王　胜，刘　卫，于湖生

(1.青岛大学，山东 青岛 266071；2.青岛纤维纺织品监督检验研究院，山东 青岛 266061)

海藻酸钠/聚乙烯醇共混膜的制备及相关性能研究

王胜1，刘卫2，于湖生1

(1.青岛大学，山东 青岛 266071；2.青岛纤维纺织品监督检验研究院，山东 青岛 266061)

文章通过溶液共混法，制备了不同比例的海藻酸钠(SA)/聚乙烯醇(PVA)共混膜，观察了表面形貌，并测定了膜的力学性能，液体吸收性和透湿性。

海藻酸钠； 聚乙烯醇； 共混膜； 力学性能； 液体吸收性； 透湿性

海藻酸钠(SA)是从藻类中提取的一种多糖碳水化合物，是一种理想的天然生物医用材料[1]。其与氯化钙可发生Na+-Ca2+离子交换反应，进入纤维的Ca2+与SA上的氧原子发生螯合诱导凝胶，形成“蛋盒”型结构的海藻酸钙聚合物[2]。由于其具有良好的生物相容性和可降解性，被广泛应用于化学、纺织、医药、生物等领域[3]。但其成膜后，质脆，弹性差，力学性能不好[4]。聚乙烯醇(PVA)是由聚醋酸乙烯酯经水解而得到的亲水性高聚物，其分子链上含有大量羟基，具有良好的水溶性，能形成光滑透明，非常强韧和抗撕裂的膜，是一种理想的生物医用材料[5]。本次试验通过对这两种亲水性聚合物进行不同比例的共混，以期望共混膜在一些性能上得到改善和加强。

1　实验部分

1.1试剂和仪器

海藻酸钠(SA)；聚乙烯醇(PVA)；无水CaCl2；氯化钠；LL-06E型电子单纤维强力仪；JJ-1精密增力电动搅拌器；水浴锅，干燥箱，电子天平，称量瓶等。

1.2海藻酸钠/聚乙烯醇共混膜的制备

(1)用电子天平分别称取12.00 g SA和20.00 g PVA，溶于388 mL和380 mL蒸馏水中，搅拌至完全溶解，配置质量分数分别为3%和5%的SA溶液和PVA溶液。

(2)将上述制得的3% SA溶液和5% PVA溶液按质量比100/0、80/20、60/40、50/50、40/60、20/80混合，搅拌均匀并静置脱泡，制成纺丝液。

(3)用玻璃棒将纺丝液均匀涂抹在玻璃板上，将载有纺丝液的玻璃板放置于一定浓度的CaCl2溶液中，充分反应，成膜。一段时间后将膜取出，并用清水冲洗，去除残余CaCl2，室温下晾干，依次制得不同比例的共混膜。

1.3海藻酸钙/聚乙烯醇共混膜的性能测试

1.3.1力学性能

在室温下测量本系列样品的断裂强力和断裂伸长率。试样20 mm×2 mm，隔距10 mm，拉伸速度10 mm/min。

1.3.2液体吸收性[6]

试验液A：由NaCl和CaCl2的溶液组成，将8.298 gNaCl和0.368 gCaCl2溶于水并稀释至1 L。

试验方法参照行业标准YY/T 0471.1-2004。

用清水代替试验液重复上述试验。以每克样品吸收液体的质量表示吸收量。

1.3.3透湿率[7]

向称量瓶中装入40 mL水，用共混膜样品将瓶口密封，称重，记为M0。将称量瓶置于室内常温环境中，静置24 h后，称重，记为M1。测量称量瓶瓶口直径，计算瓶口内切面积S。透湿率按下式计算：

2　结果与讨论

2.1膜的表面形貌

图1为三种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，弹性很差。而纯的PVA膜，表面光滑，无色透明，轻薄柔软，弹性很好。共混膜介于两者之间，且随着共混膜中PVA含量的增加，膜手感更加柔软，弹性变好。

2.2力学性能

图2为膜中PVA含量对膜力学性能的影响。由图2可知，不含PVA的膜的断裂强力明显高于共混膜，断裂伸长率反之。随着共混膜中PVA含量的增加，膜的断裂强力明显减小，断裂伸长率明显增加。

图1　三种不同比例的共混膜

图2　断裂强力和断裂伸长率随PVA含量的变化情况

2.3液体吸收性

图3为膜中PVA含量对液体吸收性的影响。由图3可知，随着共混膜中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。说明PVA在一定程度上能增大膜的吸液能力。PVA分子链中含有大量的羟基，使其具有优良的亲水性，其与海藻酸盐分子链中的羟基和羧基相互渗透，相互影响，形成较强的氢键。因此，共混膜中的高分子不会轻易分离。另外，同种共混膜样品吸液量大于吸水量，表明其对试验液A的亲和性好于水。

2.4透湿性

图4为膜中PVA含量对膜透湿率的影响。

图3　液体吸收量随PVA含量的变化情况

图4　透湿率随PVA含量的变化情况

由图4可知，不含PVA的膜透湿率最小，随着共混膜中PVA所占比例的增加，透湿率增加。在改善海藻辅料的透气效果时，可以考虑通过引入一定量的PVA，来提高膜的透湿能力。

3　结论

3.1通过溶液共混法，制备了不同比例的SA/PVA共混膜。观察其表面形貌，发现PVA的引入，能使膜更加柔软和富有弹性。膜在水中未发生的分离和溶解现象，说明二者结合比较稳固。

3.2随着共混膜中PVA含量的增加，膜的断裂强力减小，断裂伸长率增加。

3.3随着共混膜中PVA含量的增加，膜的液体吸收能力增强，透湿率增大。且同条件下，膜对试验液A的吸收量比水大。

[1]林晓华，黄宗海，俞金龙.海藻酸纤维的研究发展及生物医学应用[J].中国组织工程研究，2013,17(12)：2218—2224.

[2]刘越等.海藻酸钙纤维的溶胀性研究[J].丝绸，2013,50(4)：5—9.

[3]王孝华，王洪.聚乙烯醇-海藻酸钙制备的研究及优化[J].化学工业与工程，2009，26(3)：216—219.

[4]陈红等.聚乙烯醇/海藻酸钠复合膜的制备及性能研究[J].化工新型材料，2011,39(9)：62—63.

[5]郝晓丽等.海藻酸钙-聚乙烯醇半互穿网络多孔膜制备和性能[J].功能材料，2010,41(7)：1169—1171.

[6]中华人民共和国医药行业标准.接触性创面敷料试验方法第一部分：液体吸收性[S].YY/T 0471.1—2004.

[7]章汝平，丁马太.海藻酸钠/聚乙烯醇共混膜的制备及表征[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

王胜(1991—)，男，山东青岛人，硕士研究生。

TS102

A

1009-3028(2015)05-0054-03