1. 水溶性机理
分子结构特性:PVA水溶膜的主要成分是聚乙烯醇(PVA),其分子式为(CH₂CHOH)n,分子中含有大量的羟基(-OH)。这些羟基使得PVA分子极易与水分子发生氢键作用,从而赋予PVA良好的水溶性。
溶解过程:当PVA水溶膜浸入水中时,水分子会逐渐渗透进入膜内,与PVA分子中的羟基形成氢键。随着氢键的不断形成,PVA分子间的相互作用力减弱,最终导致PVA水溶膜逐渐溶解于水中。
2. 成膜性机理
氢键作用:在水溶液中,PVA分子之间会通过氢键作用形成网状结构,这种网络结构使得聚乙烯醇水溶液变得粘稠。当聚乙烯醇溶液涂覆到物体表面时,随着水分的逐渐挥发,PVA分子在表面逐渐聚集并紧密排列,形成一层均匀的膜状物质。
物理性质:PVA水溶膜具有致密性好、结晶度高、粘接力强等特点,这使得其制成的薄膜柔韧平滑、耐磨耗、气体阻透性好。
3. 降解性机理
生物降解:PVA是唯一可被细菌作为碳源和能源利用的乙烯基聚合物。在细菌和酶的作用下,PVA水溶膜可以逐渐降解为二氧化碳和水。这种降解过程不仅环保,而且有助于改良土地。
水降解:PVA水溶膜的水溶性也使其在水中易于降解。然而,需要注意的是,PVA的降解速度受多种因素影响,如环境温度、湿度、微生物种类等。
4. 改性机理
耐水性改性:为了克服PVA水溶膜耐水性差的缺点,可以通过添加交联剂等方法使PVA交联,将羟基全部或部分封闭,从而降低其亲水性,提高耐水性。
热塑性加工改性:PVA的熔融温度和分解温度相近,给热塑加工带来困难。通过加入增塑剂等物质,可以与PVA分子链上的羟基形成氢键,减少PVA相互之间形成氢键的概率,降低熔点,实现热塑加工。
综上所述,PVA水溶膜的机理涉及其水溶性、成膜性、降解性等多个方面。这些机理共同决定了PVA水溶膜的性能和应用范围。