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 fuerza
Los 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 mezcla
Combinar 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 nanocompuestos
La 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.
2. Enfoques químicos y termodinámicos: construcción de una estructura estable
2.1 Modificación de la reticulación química
La 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 térmico
El 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.
3. Modificación sinérgica: hacia un futuro de alto rendimiento
Un 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 perspectivas
Se 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:
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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