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改性PVA高阻隔薄膜的特征和应用
文章来源: 发布时间:2015-04-26 11:42:55
 

1.聚乙烯醇(PVA)的特性

  聚乙烯醇(PVA)是聚醋酸乙烯酯的水解产物,具有造膜性能优良、皮膜无色透明、耐油、耐有机溶剂、对细菌和日光稳定等特性,作为 薄膜生产工艺而言,以下特性必须引起足够的重视。

  (1PVA的溶剂是水,但对水的溶解性很大程度上受聚合度的影响,特别是受醇解度的支配。完全醇解的PVA在水中的溶解极微,醇解 度在88%以下时,在20℃常温下几乎完全溶解,但随着醇解度的上升, 溶解度则大幅度下降。

  (2)高醇解度的聚乙烯醇水溶液的粘度,因放置的条件不同而引起的变化,存放温度直接影响粘度。实验证明在2050℃时粘度下降较大,50℃以上粘度下降较小,80℃以上则处于稳定。PVA水溶液的粘 度随PVA浓度的提高而增大。在静止状态下PVA水溶液表面极易结皮, 这种结皮现象对涂布加工极为不利。

  (3PVA薄膜在干燥条件下有优异的阻氧性能,它的透氧系数是各种树脂薄膜中较低的。

  PVA的分子链上存在大量羟基(OH),处于湿态环境中这些羟基易和水分子形成氢键,导致PVA聚集态结构发生变化,使PVA的阻隔性大大下降。随着相对湿度的上升,其氧气透过量明显上升。

  (4PVA薄膜遇到水有溶胀、脱落现象,这种涂布复合膜若裸露于潮湿环境中,其高阻氧性能将丧失贻尽。

  20世纪90年代初,国内一些高校和研究单位将PVA树脂制成水溶胶, 采用涂布复合的工艺,制成了PVA涂布薄膜,为稳定PVA薄膜在高湿条 件下的阻隔性,采用遮蔽技术生产出了BOPPPVAPE涂布薄膜,其实 质是将怕水的PVA夹在两层阻湿性能较好的薄膜中间,遮蔽了潮湿水气对PVA的影响。该流程生产的PVA涂布复合膜,可以保持其阻隔性能,但流程复杂,效率低,成本高,而且性能不稳定。

  2.聚乙烯醇改性

  为了提高和稳定PVA湿态阻隔性能,简化生产工艺,降低生产成本,让性能优越的PVA复合薄膜走向市场,我们对PVA进行了改性。

  聚乙烯醇之所以不耐水,是由于它带有亲水性的羟基(OH),如果能将羟基适当封闭,接上耐水性基团,就可提高PVA薄膜的耐水性。 PVA含有羟基,可发生多元醇的一切典型反应,我们选用了多种能与 PVA中的OH进行分子交联的化合物,其改性效果及工艺性并不理想,研制成功了一种对人体无毒副作用的密胺树脂改性液868。由于 868是一种多功能度的缩聚物,在添加量不大的情况下,就能与 PVA中的羟基适度交朕,使PVA形成一种强韧的三维结构涂层,稳定了 PVA的湿态条件下的气密性,提高了耐水能力。

  改性后的PVA胶液,在常温下不结皮,在生产允许的时间内粘度无上升现象,实现了常温配胶,常温涂布,为改性PVA涂布复合膜的生产 提供了一个宽松的工艺条件。

  涂布工艺:由于改性液极性较大,提高了改性PVA与基膜的附着力,层间结合力可达不可分离的程度,可直接在PEBOPPBOPABOPET等 薄膜表面涂布,构成改性PVAPE、改性PVABOPP涂布复合膜,生产 工艺流程如下:

  PE解卷-→改性PVA涂布-→干燥-→收卷-→熟化-→分切-→ 检验-→入库

  改性PVAPE膜无需任何处理即可在PVA面上进行彩印,油墨附着 力很强。

  为了进一步提高包装装潢效果,还可先在BOPP等基材上印刷,再与改性PVA涂布复合,进一步加工成BOPP/改性PVAPE薄膜。

  3.涂布复合设备

  我们自行设计加工制造了适宜改性PVA涂布复合薄膜生产的多功能涂布机组,机组采用了逆转辊涂布头、热风对流干燥、微张力输送等 先进结构,可用一步法生产BOPP/改性PVAPEBOPPPEPET PE复合膜;还可用于不干胶、保护膜的生产,达到了运行稳定、涂布均匀、节能及一机多用的设计目标。

  当涂布层合机组烘道长度、送风量固定以后,涂布膜的干燥速度 就由涂布厚度、烘道温度及走膜速度三者来控制,涂层越厚、烘道温度越低、则干燥速度就越慢。为了确保涂层干燥,薄膜运行速度势必 很低,失去了工业化生产的意义。我们制定了涂层厚度为58微米, PVA涂层在100℃烘道内快速通过的工艺条件,这不仅有利于提高PVA的 结晶度,确保PVA的气密性和耐水性,还有利于提高生产效率,该机组生产能力为1000吨/年。

  4PVA改性效果

  改性PVA涂布复合膜通过小试、中试,已建成年产1000吨的生产线, 产品投放市场后受到用户好评。改性PVA涂布膜与未改性PVA涂布膜相 比,粘结力、湿态阻隔性和耐水性有了明显提高。

  5.改性PVA高阻隔薄膜的特征

  (1)用对人体无毒、无副作用的密胺树脂改性液868PVA进 行适度交联,PVA在保留干态阻隔性能、透明、柔韧的优点的同时,还提高了与基材的粘接性,省去了预涂布和粘结剂,尤其突出的是与未 改性PVA比较湿态阻隔性能明显提高,全套技术先进。

  (2)与未改性PVA工艺比较,868改性的PVA省掉了预涂布和 使用粘结剂的工段,可减少设备投资和降低产品成本。改性后的PVA水 溶胶解决了静态下表面结皮和生产条件下粘度上升的难题,取消了遮 蔽工艺,生产工艺合理。

  (3)性能与未改性PVA比较,改性PVA涂布层在水中浸泡24小时后涂层无溶胀和脱落现象,关键指标氧气透过量达到国际先进水平。

  (4)厚辅材料和生产设备立足国内,产品在南京红宝丽(集团)股份有限公司已大批量生产。

  6.应用

  改性PVA高阻隔薄膜的应用是和其特性分不开的,这里作一简单介绍。

  (1)改性PVA薄膜透明度、光泽度好,特别适用于服装、鞋帽、皮革及皮革制品、工艺美术、文稿、档案的封存,与除氧剂配套使用, 有防霉、防虫蛀、防氧化变色的功效。

  (2)改性PVA薄膜极性强,印刷时油墨粘着性好,用玻璃纸型印刷油墨便可得到美观的印刷效果。

  (3)耐油、耐有机溶剂性好,对动物油、植物油、矿物油、醇类、醚类、酮类、酯类都是不溶的,适宜于化工原料及中间体的包装和油 脂食品的包装。

  (4)有很好的保香性,可广泛用于茶叶、咖啡、咖喱粉、辣椒粉、胡椒粉等香料的包装封存,用于灌装芥末,可使气味透不出来。

  (5)具有优良的气体阻隔性,特别是有极低的透氧性,适宜于以下物品的包装封存。

  A、可用于小杂粮、油料、海鲜干发、名贵中药材、烟草等包装, 与除氧剂或抽真空配合使用,其防霉、防虫蛀、防退色的保质保鲜效果特别明显,用于封存高油脂食品,防止油脂氧化发和保持食 品原有风味的功效。

B、用于无线电元器件及整机、精密机械、军械、雷达、弹药、大 型导弹的综合封存,有独到的防氧化锈蚀的功能。

 C、光学仪器、镜片及另配件采用综合封存,可防止发霉和起雾。

 

 


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