PVA 823T modificado

Álcool polivinílico (PVA) é um material popular de membrana polimérica que absorve água. É amplamente utilizado em embalagens de alimentos, pervaporação e tratamento de águas residuais, pois é quimicamente estável, resiste a ácidos e bases, forma filmes facilmente e é seguro de usar. Seus muitos grupos hidroxila lhe conferem boas características de absorção de água e antiincrustantes. Ainda assim, esses mesmos grupos causam dois problemas principais: não é muito resistente e não se mantém bem na água. Isso significa que pode inchar ou até mesmo se dissolver em água, o que limita suas possibilidades de uso. Para resolver esses problemas, os cientistas tentaram alterar as membranas de PVA misturando-as com outros materiais, formando nanocompósitos, aquecendo-as, reticulando-as quimicamente ou usando uma mistura dessas maneiras. 1. Modificação física: aumento da função e da forçaMétodos de modificação física, como misturas e nanocompósitos, são populares porque são simples e fáceis de ampliar para produção industrial. 1.1 Modificação de misturaCombinar elementos para transformar filmes de PVA envolve misturar materiais que funcionam bem e se misturam bem com o PVA para criar os filmes. A quitosana (CS), por exemplo, é frequentemente usada. A melhor parte é que ela confere aos filmes de PVA boas propriedades de eliminação de germes, interrompendo ou até mesmo eliminando Escherichia coli e Staphylococcus aureus. Isso ajuda Filme de álcool polivinílico (filme de PVA) ser usado em curativos hemostáticos, por exemplo. No entanto, a adição de materiais de mistura pode, às vezes, enfraquecer as propriedades mecânicas originais do filme de PVA, tornando o equilíbrio entre funcionalidade e resistência mecânica um desafio fundamental nessa abordagem.1.2 Modificação de nanocompósitosA modificação de nanocompósitos utiliza os efeitos únicos de superfície e interface de cargas nanométricas (como nanofolhas, nanobastões e nanotubos) para influenciar a estrutura interna de filmes de PVA em nível molecular. Mesmo com uma pequena quantidade de carga, pode-se melhorar significativamente a resistência mecânica e a resistência à água dos filmes de PVA, além de expandir sua condutividade elétrica, condutividade térmica e propriedades antimicrobianas.Nanomateriais biopoliméricos: A adição de nanocelulose (CNC/CNF) e nanolignina (LNA) pode melhorar as propriedades mecânicas dos filmes de PVA, pois são biocompatíveis e apresentam boas propriedades mecânicas. Foi demonstrado que a ligação de hidrogênio intermolecular entre esses materiais aumenta a resistência à tração e a flexibilidade dos filmes de PVA. A nanolignina, em especial, desempenha um excelente papel em tornar os filmes de PVA mais fortes e resistentes ao rasgo. Também os torna mais eficazes no bloqueio do vapor de água e da luz UV, o que os torna mais úteis em embalagens de alimentos.Nanomateriais à base de carbono: Grafeno, óxido de grafeno (GO) e nanotubos de carbono (NTCs) possuem resistência mecânica excepcionalmente alta e excelente condutividade elétrica e térmica. O GO pode formar múltiplas ligações de hidrogênio com o PVA, aumentando tanto a resistência mecânica do filme quanto a resistência à água. Por exemplo, a adição de albumina de soro bovino a nanopartículas de SiO₂ (criando SiO2@BSA) pode mais que dobrar a resistência à tração e o módulo de elasticidade de filmes de PVA em comparação com o uso de filmes de PVA puro. Nanomateriais à base de silício: nanopartículas de sílica (SiO2NPs) e montmorilonita (MMT) podem efetivamente melhorar as propriedades mecânicas e a estabilidade térmica de filmes de PVA. Por exemplo, NPs de SiO₂ modificados com albumina de soro bovino (SiO2@BSA) podem aumentar a resistência à tração e o módulo de elasticidade de filmes de PVA para mais que o dobro dos filmes puros.Nanopartículas de metais e óxidos metálicos: Nanopartículas de prata (AgNPs) conferem excelente condutividade elétrica e propriedades antibacterianas aos filmes de PVA; nanopartículas de dióxido de titânio (TiO2NPs) aumentam significativamente a atividade fotocatalítica dos filmes de PVA ao reagir com grupos hidroxila nas cadeias moleculares de PVA, mostrando grande potencial para tratamento de águas residuais. 2. Abordagens Químicas e Termodinâmicas: Construindo uma Estrutura Estável 2.1 Modificação de reticulação químicaA modificação por reticulação química utiliza os numerosos grupos hidroxila nas cadeias laterais do PVA para reagir com reticulantes (como ácidos dibásicos/polibásicos ou anidridos) para formar uma rede de reticulação de ligação química estável (ligação éster) entre as cadeias poliméricas. Este método pode melhorar de forma mais consistente as propriedades mecânicas e a resistência à água do filme de PVA, reduzindo significativamente sua solubilidade em água e o inchaço causado pela água. Por exemplo, o uso de ácido glutárico como reticulante pode melhorar simultaneamente a resistência à tração e o alongamento na ruptura do filme de PVA.2.2 Modificação do tratamento térmicoO tratamento térmico controla o movimento das cadeias moleculares de PVA ajustando a temperatura e o tempo, otimizando a estrutura interna e aumentando a cristalinidade.Recozimento: Realizado acima da temperatura de transição vítrea, ele aumenta a cristalinidade do filme de PVA, aumentando assim sua resistência mecânica e resistência à água.Ciclismo de congelamento e descongelamento: Os núcleos dos cristais são formados em baixas temperaturas, e o descongelamento promove o crescimento dos cristais. Os microcristais resultantes servem como pontos físicos de reticulação para as cadeias poliméricas, melhorando significativamente a resistência mecânica e a resistência à água do filme. Após vários ciclos, a resistência à tração do filme de PVA pode atingir até 250 MPa. 3. Modificação sinérgica: rumo a um futuro de alto desempenhoUm único método de modificação frequentemente falha em atender totalmente aos complexos requisitos de desempenho do filme de PVA em aplicações práticas. É difícil aumentar a resistência e a tenacidade ao mesmo tempo. Portanto, uma abordagem fundamental é usar dois nanoenchimentos ou métodos que funcionem bem juntos. Isso ajuda a criar filmes de PVA com bom desempenho em todas as áreas. Por exemplo, combinar reticulação química com nanocompósitos é atualmente uma das estratégias mais promissoras. Pesquisas demonstraram que a modificação sinérgica de filmes de PVA usando ácido succínico (SuA) como reticulante e nanofissores de celulose bacteriana (BCNW) como enchimento de reforço melhora significativamente a resistência à tração e a resistência à água, compensando efetivamente as deficiências dos métodos de modificação única. 4. Conclusão e PerspectivasProgressos notáveis ​​foram alcançados na modificação de filmes de álcool polivinílico (PVA). Por meio da aplicação combinada de diversas estratégias, incluindo tratamentos físicos, químicos e térmicos, as propriedades mecânicas, a resistência à água e a multifuncionalidade dos filmes de PVA foram significativamente aprimoradas. Isso impulsionou significativamente a aplicação prática de membranas de PVA modificadas em áreas como tratamento de água, embalagens de alimentos, dispositivos optoeletrônicos e células de combustível.Olhando para o futuro, a pesquisa sobre membranas de PVA modificadas (como PVA 728F modificado) se concentrará nos seguintes aspectos:Modificação sinérgica: Explorar ainda mais o efeito sinérgico ideal da reticulação química e dos nanocompósitos para resolver o conflito entre o fluxo de permeação e a seletividade dos materiais de membrana e alcançar a otimização sinérgica de múltiplas propriedades.Expansão funcional: Planejamos continuar trabalhando em filmes de PVA, dando a eles novos recursos como autocura e respostas inteligentes, para que possam ser usados ​​em situações mais complicadas.Com base nas vantagens naturais do PVA e no uso de processos avançados de modificação, os filmes de álcool polivinílico provavelmente se tornarão ainda mais amplamente utilizados no campo de materiais poliméricos de alto desempenho. 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