Película de PVA

Alcohol polivinílico (PVA) Es un popular material de membrana polimérica hidrófoba. Es muy útil en el envasado de alimentos, la pervaporación y el tratamiento de aguas residuales gracias a su estabilidad química, resistencia a ácidos y bases, fácil formación de películas y seguridad de uso. Sus numerosos grupos hidroxilo le confieren propiedades hidrófobas y antiincrustantes. Sin embargo, estos mismos grupos causan dos problemas principales: su resistencia y su baja resistencia al agua son deficientes. Esto significa que puede hincharse o incluso disolverse en agua, lo que limita sus posibilidades de uso. Para abordar estos problemas, los científicos han intentado modificar las membranas de PVA mezclándolo con otros materiales, formando nanocompuestos, calentándolo, reticulándolo químicamente o utilizando una combinación de estos métodos. 1. Modificación física: mejora de la función y la fuerzaLos métodos de modificación física, como la mezcla y los nanocompuestos, son populares porque son simples y fáciles de ampliar para la producción industrial. 1.1 Modificación de la mezclaCombinar elementos para modificar las películas de PVA implica mezclar materiales que funcionan bien y se mezclan bien con el PVA para crear las películas. El quitosano (CS), por ejemplo, se usa con frecuencia. Lo mejor es que confiere a las películas de PVA una buena capacidad para eliminar gérmenes, deteniendo o incluso eliminando Escherichia coli y Staphylococcus aureus. Esto ayuda. Película de alcohol polivinílico (película de PVA) Se puede utilizar en apósitos hemostáticos, por ejemplo. Sin embargo, la adición de materiales de mezcla puede, en ocasiones, debilitar las propiedades mecánicas originales de la película de PVA, lo que convierte el equilibrio entre funcionalidad y resistencia mecánica en un desafío clave en este enfoque.1.2 Modificación de nanocompuestosLa modificación de nanocompuestos aprovecha los efectos únicos de la superficie interfacial de los rellenos nanométricos (como nanoláminas, nanobarras y nanotubos) para influir en la estructura interna de las películas de PVA a nivel molecular. Incluso con una pequeña cantidad de relleno, puede mejorar significativamente la resistencia mecánica y la resistencia al agua de las películas de PVA, a la vez que amplía su conductividad eléctrica, conductividad térmica y propiedades antimicrobianas.Nanomateriales biopoliméricos: La adición de nanocelulosa (CNC/CNF) y nanolignina (LNA) puede mejorar las propiedades mecánicas de las películas de PVA gracias a su biocompatibilidad y buenas propiedades mecánicas. Se ha demostrado que los enlaces de hidrógeno intermoleculares entre estos materiales aumentan la resistencia a la tracción y la flexibilidad de las películas de PVA. La nanolignina, en particular, contribuye de forma excelente a que las películas de PVA sean más resistentes y resistentes al desgarro. Además, mejora su capacidad para bloquear el vapor de agua y la luz ultravioleta, lo que las hace más útiles en el envasado de alimentos.Nanomateriales basados ​​en carbono: El grafeno, el óxido de grafeno (GO) y los nanotubos de carbono (CNT) poseen una resistencia mecánica excepcionalmente alta y una excelente conductividad eléctrica y térmica. El GO puede formar múltiples enlaces de hidrógeno con PVA, lo que mejora tanto la resistencia mecánica como la resistencia al agua de la película. Por ejemplo, agregar albúmina de suero bovino a nanopartículas de SiO₂ (creando SiO₂@BSA) puede más que duplicar la resistencia a la tracción y el módulo elástico de las películas de PVA en comparación con el uso de películas de PVA puro. Nanomateriales a base de silicio: Las nanopartículas de sílice (SiO₂NP) y la montmorillonita (MMT) pueden mejorar eficazmente las propiedades mecánicas y la estabilidad térmica de las películas de PVA. Por ejemplo, las nanopartículas de SiO₂ modificadas con albúmina de suero bovino (SiO₂@BSA) pueden aumentar la resistencia a la tracción y el módulo elástico de las películas de PVA a más del doble que las películas puras.Nanopartículas de metal y óxido de metal: Las nanopartículas de plata (AgNP) imparten una excelente conductividad eléctrica y propiedades antibacterianas a las películas de PVA; las nanopartículas de dióxido de titanio (TiO2NP) mejoran significativamente la actividad fotocatalítica de las películas de PVA al reaccionar con los grupos hidroxilo en las cadenas moleculares de PVA, mostrando un gran potencial para el tratamiento de aguas residuales. 2. Enfoques químicos y termodinámicos: construcción de una estructura estable 2.1 Modificación de la reticulación químicaLa modificación de la reticulación química aprovecha los numerosos grupos hidroxilo de las cadenas laterales del PVA para reaccionar con reticulantes (como ácidos dibásicos/polibásicos o anhídridos) y formar una red de reticulación estable (enlace éster) entre las cadenas poliméricas. Este método puede mejorar de forma más consistente las propiedades mecánicas y la resistencia al agua de la película de PVA, reduciendo significativamente su solubilidad y su hinchamiento. Por ejemplo, el uso de ácido glutárico como reticulante puede mejorar simultáneamente la resistencia a la tracción y la elongación a la rotura de la película de PVA.2.2 Modificación del tratamiento térmicoEl tratamiento térmico controla el movimiento de las cadenas moleculares de PVA ajustando la temperatura y el tiempo, optimizando la estructura interna y aumentando la cristalinidad.Recocido: Realizado por encima de la temperatura de transición vítrea, aumenta la cristalinidad de la película de PVA, mejorando así su resistencia mecánica y su resistencia al agua.Ciclo de congelación-descongelación: Los núcleos cristalinos se forman a bajas temperaturas, y la descongelación promueve el crecimiento de los cristales. Los microcristales resultantes sirven como puntos de reticulación física para las cadenas de polímero, mejorando significativamente la resistencia mecánica y la resistencia al agua de la película. Tras múltiples ciclos, la resistencia a la tracción de la película de PVA puede alcanzar hasta 250 MPa. 3. Modificación sinérgica: hacia un futuro de alto rendimientoUn solo método de modificación a menudo no cumple plenamente los complejos requisitos de rendimiento de las películas de PVA en aplicaciones prácticas. Es difícil aumentar simultáneamente la resistencia y la tenacidad. Por lo tanto, un enfoque clave es utilizar dos nanorellenos o métodos que funcionen bien juntos. Esto ayuda a crear películas de PVA con un rendimiento óptimo en todas las áreas. Por ejemplo, la combinación de la reticulación química con nanocompuestos es actualmente una de las estrategias más prometedoras. Investigaciones han demostrado que la modificación sinérgica de películas de PVA utilizando ácido succínico (SuA) como reticulante y nanowhiskers de celulosa bacteriana (BCNW) como relleno de refuerzo mejora significativamente la resistencia a la tracción y la resistencia al agua, compensando eficazmente las deficiencias de los métodos de modificación únicos. 4. Conclusión y perspectivasSe han logrado avances notables en la modificación de películas de alcohol polivinílico (PVA). Mediante la aplicación combinada de diversas estrategias, como tratamientos físicos, químicos y térmicos, se han mejorado considerablemente las propiedades mecánicas, la resistencia al agua y la multifuncionalidad de las películas de PVA. Esto ha impulsado significativamente la aplicación práctica de membranas de PVA modificadas en campos como el tratamiento de aguas, el envasado de alimentos, los dispositivos optoelectrónicos y las pilas de combustible.De cara al futuro, la investigación sobre membranas de PVA modificadas (como PVA 728F modificado) se centrará en los siguientes aspectos:Modificación sinérgica: Explorar más a fondo el efecto sinérgico óptimo de la reticulación química y los nanocompuestos para resolver el conflicto entre el flujo de permeación y la selectividad de los materiales de membrana y lograr una optimización sinérgica de múltiples propiedades.Expansión funcional: Planeamos seguir trabajando en las películas de PVA, dotándolas de nuevas características como autocuración y respuestas inteligentes, para que puedan usarse en situaciones más complicadas.Al aprovechar las ventajas naturales del PVA y utilizar procesos de modificación avanzados, es probable que las películas de alcohol polivinílico se utilicen aún más ampliamente en el campo de los materiales poliméricos de alto rendimiento. 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Alcohol polivinílico (PVA) Es un material sintético ampliamente utilizado. La capacidad del PVA para disolverse en agua y descomponerse naturalmente lo convierte en una excelente opción para películas de embalaje. Los principales métodos de producción de películas de PVA son el recubrimiento en solución acuosa y el moldeo por soplado en fusión. El PVA es difícil de moldear con calor, ya que se funde a una temperatura mayor a la que se descompone. Esto se debe a los fuertes enlaces entre sus moléculas y su estructura cristalina. Por lo tanto, el factor más importante en el procesamiento de películas de PVA es la selección de los aditivos adecuados. 1. Efecto de la cantidad de plastificante sobre la resistencia a la tracción, la resistencia al desgarro y el alargamiento de rotura de Película de alcohol polivinílicoComo se muestra en la Figura 1, la resistencia a la rotura de la película disminuye a medida que se añade más plastificante. Esto sugiere que los plastificantes reducen la resistencia de la película. La teoría del gel plastificante explica que, al mezclarse con la resina, este afloja los puntos de unión de las moléculas de resina. Estas uniones tienen diferentes intensidades. El plastificante las separa y oculta las fuerzas que mantienen unido el polímero. Esto reduce las fuerzas secundarias entre las macromoléculas del polímero, aumenta la flexibilidad de las cadenas macromoleculares y acelera el proceso de relajación. La resistencia a la tracción disminuye a medida que se añade más plastificante.A medida que aumenta la cantidad de plastificante, la película se vuelve más flexible y se estira más antes de romperse. Esto sugiere que los plastificantes aumentan la flexibilidad de la película. Esto se logra al debilitar la atracción entre las moléculas grandes del polímero. Esta mayor flexibilidad y un período de relajación más prolongado permiten que la película se estire más.Los datos indican que, a medida que se añade más plastificante, la película se vuelve más fácil de rasgar. Esto probablemente ocurre porque el plastificante reduce la energía superficial de la película y disminuye la energía necesaria tanto para el flujo plástico como para la deformación duradera. Estos factores, a su vez, contribuyen a la menor resistencia de la película al desgarro. 2. Efecto de la cantidad de reticulante en la resistencia a la tracción, el alargamiento a la rotura y la resistencia al desgarro de la película de PVAComo se muestra en la Figura 3, la resistencia a la tracción de la película aumenta gradualmente a medida que aumenta la cantidad de reticulante, durante la cual el alargamiento de rotura disminuye gradualmente. Al alcanzar cierto punto, la resistencia a la tracción de la película disminuye gradualmente, mientras que el alargamiento de rotura aumenta gradualmente. Inicialmente, a medida que se añade más reticulante, aumenta el número de cadenas poliméricas funcionales, las fuerzas intermoleculares se intensifican y las cadenas poliméricas se vuelven menos flexibles. La capacidad de las grandes cadenas moleculares para cambiar de forma y reorganizarse disminuye, mientras que la relajación de la cadena se dificulta. Por lo tanto, la resistencia a la tracción aumenta, mientras que el alargamiento de rotura disminuye. El uso continuo de reticulantes provoca un aumento gradual de la degradación y la ramificación, lo que disminuye el número de cadenas poliméricas funcionales y aumenta la flexibilidad de las cadenas poliméricas. La capacidad de las grandes cadenas moleculares para cambiar de forma y reorganizarse aumenta, mientras que la relajación de la cadena se facilita. Como resultado, la resistencia a la tracción comienza a disminuir de nuevo, mientras que el alargamiento de rotura vuelve a aumentar.Como se muestra en la Figura 4, la resistencia al desgarro de la película varía con la cantidad de reticulante. Al principio, aumenta, pero luego disminuye. Esto se debe a que, al iniciarse la reticulación, una mayor cantidad de reticulante favorece la formación de la red polimérica. Esto hace que la energía superficial de la película aumente gradualmente. Posteriormente, necesita más energía para distribuir el flujo plástico y los procesos viscoelásticos irreversibles. Por ello, la resistencia al desgarro de la película mejora a medida que se produce la reticulación. Sin embargo, si hay demasiado reticulante y demasiado polímero descompuesto, y se producen más reacciones de ramificación, la resistencia al desgarro empeora. 3. ConclusionesCuando se agrega más plastificante, Película de PVA se vuelve menos fuerte pero se estira y se desgarra más fácilmente.Cuando se agrega más reticulante, la resistencia de la película y la resistencia al desgarro mejoran al principio, pero luego se debilitan, mientras que su capacidad de estiramiento continúa mejorando. Sitio web: www.elephchem.comWhatsApp: (+)86 13851435272Correo electrónico: admin@elephchem.com