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聚乙烯醇薄膜的生产及应用现状与展望一

2022-05-19 来源:桂林农业机械网

聚乙烯醇薄膜的生产及应用现状与展望(一)

随着人们对环保的日益重视,塑料使用后给环境带来的“白色公害”引起了世界的关注,因此,具有生物分解能力的材料获得了蓬勃发展。聚乙烯醇薄膜具有优异的微生物分解性能,能被分解成二氧化碳和水,不污染环境,同时又具有一些独特的性能,如:气体阻隔性、透明性、抗静电性、强韧性、耐有机溶剂性、水溶性等,能够满足各个行业对薄膜提出的各种各样的要求,因此在国内外引起了开发应用热潮。

聚乙烯醇工业化常用的生产方法是由醋酸乙烯聚合为聚醋酸乙烯,然后再进行醇解。聚乙烯醇的物理化学性能随皂化醇解度和聚合度的不同而有明显的差别。PVA 在水中的溶解性能完全取决于醇解度和聚合度,尤其以醇解度影响最大。

聚乙烯醇在醇解过程中,分子内的疏水基醋酸乙烯酯基(CH3 COO - ) 减少,而亲水性的羟基( HO - )增加,因而部分醇解的PVA 显示出了水溶性。随着醇解度增大,亲水性羟基增多,羟基间的氢键缔合也增加,水分难以浸入的结晶部分也相应增大,因此就不表现出冷水溶解性而呈现出温水溶解性。反之,当醇解度较低时, 由于分子中非极性基团占的比例加大,PVA 就变得难溶于水。因此,对于PVA 薄膜的加工,应根据其不同的使用要求,选用不同醇解度、结晶度及聚合度的PVA 树脂。

近年来,日本及欧美国家一些公司在PVA 薄膜的开发上取得了突破性进展,为PVA 薄膜的广泛应用创造了有利条件。我国随着包装对阻隔性、透明性、水溶性的特殊要求,PVA 薄膜工业也有了进一步发展。

PVA 薄膜的性能、种类及应用

1  PVA 薄膜的特性

PVA 薄膜与其它塑料薄膜相比,具有以下优点:

1) 优异的生物降解性并且无毒,它能被微生物分解为二氧化碳和水,并且降解速度快,降解彻底,是新一代环境友好型塑料薄膜材料,可彻底解决包装废弃物的处理问题[1 ] ;

2) 薄膜干燥时,对氧气、氮气等具有优异的气体阻隔性;

3) 优异的耐动物油、矿物油、植物油、脂肪烃及芳烃等非极性有机化合物的性能;

4) 由于含有大量的羟基,吸湿性强,所以具有优异的抗静电性能和防尘性能;

5) 良好的水溶解性能;

6) 优良的透明性和光泽度;

7) 力学性能好,具有较高的强度以及良好的拉伸、撕裂、冲击性能;

8) 良好的热封性能,适合于电阻热封和高频热封;

9) 良好的可印刷性和耐低温裂纹性[ 2 ] 。

PVA 薄膜的缺点:

1) 吸湿性,吸湿后气体阻隔性变差,加工适应性差;

2) 防潮性差;

3) 滑动性差。

2  PVA 薄膜的种类

PVA 薄膜根据所用PVA 树脂的聚合度、醇解度的不同以及加工生产方法不同,可分为以下3 大类型:水溶性PVA 薄膜、难溶性PVA 薄膜和双向拉伸PVA 薄膜。

2. 1  水溶性PVA 薄膜

水溶性PVA 薄膜是由醇解度在88 %左右的部分醇解PVA 树脂加工而成的,由于大分子链上含有一定量的体积较大的醋酸乙烯酯基,阻碍了分子链的相互接近,同时也削弱了分子链上羟基间氢键的缔合,使得有较多的羟基与水相互作用,因此其水溶性比醇解度更高或者更低的PVA 都好,其薄膜也表现出优良的水溶性[3 ] 。制得的薄膜通过轻度热处理,对其结晶度进行微调整,可以获得从冷水可溶至温水可溶的各种溶解性薄膜[4 ] 。

2. 2  难溶性PVA 薄膜

难溶性PVA 薄膜是耐水性很强的未拉伸薄膜,通常含有10 % 左右的多元醇增塑剂, 厚度为20~70μm ,是用聚合度大于1000 、醇解度为98 %及以上的聚乙烯醇树脂加工而成的。该膜透明度好、光泽度高、不易带静电、强韧、具有透湿性、耐油及耐有机溶剂性能好、印刷性能好。

2. 3  双向拉伸PVA 薄膜

由于拉伸使双向拉伸PVA 薄膜分子间的凝聚力增强,力学强度提高,强韧性与玻璃纸相似。它可和其它薄膜复合制成二层、三层或更多层的复合薄膜,以适应食品等包装的需要。另外,双向拉伸PVA 薄膜具有最佳的阻气性,包括O2 、CO2 、N2 、SO2 和H2 S 等气体;尺寸稳定性、耐热性、耐寒性、透明性、光泽度等方面都比其它生产方法制得的薄膜有显著提高;适于真空镀铝加工,可用于气体置换包装、真空包装、脱氧剂包装等;也可用于聚酯成型的离型膜和农用地膜。双向拉伸PVA 薄膜还具有优异的保香性;耐油性和耐溶剂性好;剥离性好;防结露性好;允许紫外线透过而红外线则不透过;印刷性和粘接性好等特性。

3  PVA 薄膜的应用现状

由于PVA 薄膜众多的优良特性,已被广泛应用于各个领域,市场十分广阔,因此已受到世界各发达国家的广泛重视。但是由于PVA 薄膜的制膜工艺复杂,在国内发展还比较缓慢,国外产品对该行业的冲击很大。这就要求我们必须充分认识、确定和定位今后我国PVA 薄膜的生产和开发方向,因此,了解国内外PVA 薄膜应用的新动向具有很重要的意义。国外在这个方面的研究已经进行了将近30 年,他们的研究和生产已走在了我国的前面。例如:美国、加拿大、巴西、德国、日本等国家对于PVA 薄膜的开发和应用均有不同程度的进展。

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