聚乙烯醇薄膜(簡(jiǎn)稱PVA),紫外線照射后發(fā)籃白色光。是一種水溶性聚合物,特點(diǎn)是致密性好、結(jié)晶度高,粘接力強(qiáng)、制成的薄膜柔韌平滑、耐油、耐溶劑、耐磨耗、氣體阻透性好。含水率可達(dá)30%-50%,在65%RH, 25 ℃ 環(huán)境下的含濕率也可達(dá)4.5%。


PVA經(jīng)特殊處理后具有的耐水性。



PVA水溶膜


PVA的應(yīng)用基于溶液法,通過(guò)流延成膜制備薄膜材料,但是溶液加工成型需經(jīng)歷溶解和干燥過(guò)程, 存在工藝復(fù)雜、成本高、產(chǎn)量低等缺點(diǎn),很難制備厚壁、形狀復(fù)雜的制品,同時(shí),也無(wú)法與其他材料進(jìn)行共擠吹塑制備多層復(fù)合薄膜。


PVA,對(duì)人體無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)害,與自然環(huán)境具有良好的親和性,不累積,無(wú)污染。


PVA是唯一可被細(xì)菌作為碳源和能源利用的乙烯基聚合物,在細(xì)菌和酶的作用下,46天可降解75%,屬于一種生物可降解高分子材料,可由非石油路線大規(guī)模生產(chǎn),價(jià)格低廉,其耐油、耐溶劑及氣體阻隔性能出眾,在食品、藥品包裝方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。


PVA薄膜,以聚乙烯醇為主體,加入改性劑等助劑,經(jīng)過(guò)特殊工藝加工、可以被土壤中的微生物完全降解的綠色環(huán)保功能性材料。它可在短時(shí)間內(nèi)降解為二氧化碳和水,并有改良土地的作用。


聚乙烯醇薄膜最大的優(yōu)點(diǎn)是水溶性,最大的缺點(diǎn)是耐水性差。之所以耐水性差,是由于其分子中帶有親水性的羥基(-OH)。如果能將羥基適當(dāng)封閉,接上耐水性基團(tuán),就可提高PVA薄膜的耐水性。PVA含有羥基,可發(fā)生多元醇的一切典型反應(yīng),選用適當(dāng)?shù)目s聚物,在添加量不大的情況下,就能與PVA中的羥基適度交朕,使PVA形成一種強(qiáng)韌的三維結(jié)構(gòu),穩(wěn)定了PVA在濕態(tài)條件下的氣密性,提高了耐水能力。


PVA具有良好生物相容性,在醫(yī)療中也有應(yīng)用。如其水性凝膠在眼科、傷口敷料和人工關(guān)節(jié)方面的有廣泛應(yīng)用。PVA薄膜在藥用膜,人工腎膜等方面也有使用。其安全性可以從用于傷口皮膚修復(fù),和眼部滴眼液產(chǎn)品可見(jiàn)一斑。其中一些型號(hào)也常被用在化妝品中的面膜、潔面膏、化妝水及乳液中,是一種常用的安全性成膜劑。


聚乙烯醇薄膜按照溶解特性分為以下幾類:


常溫溶薄膜(NT型,又稱快溶薄膜、冷溶薄膜): 溶解溫度25℃

中溫溶薄膜(IT型,又稱中溶薄膜、熱熔薄膜): 溶解溫度65℃

高溫溶薄膜(HT型,又稱難溶薄膜、耐溶薄膜): 溶解溫度85℃

特種薄膜:可以根據(jù)具體用途設(shè)計(jì)配方和工藝,達(dá)到特殊使用的要求。



PVA高溫水溶膜


制造方法


(1)共聚改性法,通過(guò)共聚或高分子反應(yīng)在主鏈或側(cè)基上引入作用力較弱的單元,減弱PVA分子內(nèi)和分子間作用力,降低熔點(diǎn);日本可樂(lè)麗公司合成了可熱塑加工的PVA, 該P(yáng)VA 含有碳原子數(shù)小于4 的α-烯烴單元及/或乙烯醚單元, 熔點(diǎn)為160-230℃;日本合成化學(xué)公司開(kāi)發(fā)的AXPVA共聚物薄膜, 其成型加工性能優(yōu)異, 熔點(diǎn)在200-210℃, 成型加工溫度在210-230℃。


(2)共混改性法,通過(guò)加入能與PVA中羥基生成氫鍵的大量聚合物,破壞PVA分子間作用力,降低熔點(diǎn)或提高熱分解溫度,如糖類衍生物、膠原水解物等。Nishino將糖類衍生物Poly(GEMA)與PVA共混,其熱分解溫度大幅提高,當(dāng)加入量為到25wt%時(shí),混合物的熱分解溫度達(dá)到326℃。意大利Montedison集團(tuán)Novamont公司開(kāi)發(fā)生產(chǎn)出最成功的PVA/淀粉復(fù)合材料“MaterBi”牌號(hào),由變性淀粉與改性PVA 共混構(gòu)成的互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)高分子塑料合金, 具有優(yōu)異的成型加工性、二次加工性、力學(xué)性能和生物降解性能。該公司已開(kāi)發(fā)出擠出成型用片、吹塑薄膜、流延薄膜、注塑制品、中空容器、玩具等產(chǎn)品。


(3)后反應(yīng)改性法,通過(guò)對(duì)PVA分子鏈上的羥基進(jìn)行化學(xué)改性,引入可降低PVA的規(guī)整度和提高熱穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)單元,改善PVA的熱塑加工性能。Nishimura研究表明,烷基硼酸絡(luò)合物能有效地降低PVA的熔融溫度和提高分解溫度,實(shí)現(xiàn)熔融紡絲。


(4)增塑改性法,該方法簡(jiǎn)單、高效,國(guó)內(nèi)外對(duì)增塑研究較多,如日本可樂(lè)麗公司、日本合成化學(xué)公司、美國(guó)杜邦公司、四川維尼綸廠、四川大學(xué)、北京化工大學(xué)、華南理工大學(xué)、北京工商大學(xué)等單位采用水、無(wú)機(jī)鹽、甘油、多元醇及其低聚物、己內(nèi)酰胺、醇胺等單一或復(fù)合增塑改性劑,降低PVA的熔點(diǎn),改善加工流動(dòng)性。


       PVA的應(yīng)用基于溶液法,通過(guò)流延成膜制備薄膜材料,但是溶液加工成型需經(jīng)歷溶解和干燥過(guò)程, 存在工藝復(fù)雜、成本高、產(chǎn)量低等缺點(diǎn),很難制備厚壁、形狀復(fù)雜的制品,同時(shí),也無(wú)法與其他材料進(jìn)行共擠吹塑制備多層復(fù)合薄膜。


PVA薄膜12大特性


1、環(huán)保性


PVA生物耗氧量(BOD)比淀粉小得多,美國(guó)空氣產(chǎn)品公司把Airvol公司的PVA產(chǎn)品進(jìn)行生物降解5天后,測(cè)得的BOD量低于最初BOD總量的1%。經(jīng)過(guò)生物試驗(yàn)證明PVA既無(wú)毒。


就降解機(jī)理而言,PVA材料具有水和生物兩種降解屬性,首先溶于水形成膠液滲入土壤中,可增加土壤的團(tuán)粘化、透氣性和保水性,特別適合于沙土改造。在土壤中的PVA材料可被土壤中的細(xì)菌分解,最終可降解為CO2和H2O。


注:真有這么神奇,可以改良沙質(zhì)土壤嗎?


2、水溶性


PVA的溶劑是水,溶解性受聚合度的影響,特別是受醇解度的支配。醇解度在88%以下時(shí),在20℃常溫的常溫水中幾乎完全溶解。隨著醇解度的上升溶解度大幅度下降,完全醇解的PVA在水中的溶解極微。



PVA薄膜的水溶性與薄膜厚度和水溫的關(guān)系(1、薄膜厚度:20μm,2、在動(dòng)蕩水中。)


3、強(qiáng)度和耐候性


PVA薄膜韌性好,拉伸強(qiáng)度大,抗撕裂強(qiáng)度居各類薄膜之首,其雙向拉伸強(qiáng)度優(yōu)越,耐候性好,使用壽命長(zhǎng)。各種薄膜強(qiáng)度性能如下表:



4、脫模和金屬鍍性


PVA薄膜對(duì)疏水性極強(qiáng)的塑料親和力低,對(duì)極性小的各種有機(jī)材料的脫膜(剝離)性能好。


PVA薄膜可以在1.33×10~266×10Pa的真空下鍍鋁,其制品在30℃水中浸24小時(shí),鍍層不會(huì)剝離。

5、透明和光澤性


PVA薄膜的透明度、光澤度均優(yōu)于其它薄膜。



6、透濕性


PVA膜的透濕性和玻璃紙相似,是一種透濕度極高的薄膜,包裝熱、濕物品時(shí)不會(huì)產(chǎn)生霧滴。按照J(rèn)IS-Z1503測(cè)定的數(shù)據(jù)如下表:

水轉(zhuǎn)印pva基膜


7、阻隔性


PVA薄膜在干燥條件下有優(yōu)異的阻氧性能,它的透氧系數(shù)是各種樹(shù)脂薄膜中最低的。


PVA的分子鏈上存在大量羥基(-OH),處于潮濕環(huán)境中這些羥基易和水分子形成氫鍵,導(dǎo)致PVA聚集態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,使PVA的阻隔性大大下降。隨著相對(duì)濕度的上升,其氧氣透過(guò)量明顯上升。


PVA薄膜對(duì)水分及氨氣具有較強(qiáng)的透過(guò)性,但對(duì)氧氣、氮?dú)?、氫氣、氦氣、氬氣及二氧化碳等具有?yōu)越的阻隔性,常壓環(huán)境下對(duì)氧氣的阻隔率約為常用聚乙烯薄膜的1000倍,聚丙烯膜的300倍。使用PVA薄膜可以完好地保持被包裝產(chǎn)品的成分及本身的氣味。


8、防靜電性


很多塑料薄膜都有很強(qiáng)的帶電性,而PVA薄膜幾乎不帶靜電。使用PVA薄膜包裝產(chǎn)品的過(guò)程中,不會(huì)因?yàn)殪o電而引起其可塑性降低或靜電附塵。


9、印刷性能


PVA膜具有優(yōu)良的水色和油墨印刷性,這是現(xiàn)有塑料薄膜只能用油墨印刷不可比擬的優(yōu)點(diǎn),可用于水轉(zhuǎn)移印刷,如:玻璃、陶瓷、電器外殼、汽車(chē)部件等等不規(guī)則表面的彩色印刷。同時(shí)PVA薄膜極性強(qiáng),印刷時(shí)可不用電火花處理,廣泛地應(yīng)用在特種印刷行業(yè)上,如水轉(zhuǎn)印膜襯底。


10、熱封性


水溶性包裝薄膜具有良好的熱封性,適合于電阻熱封及高頻熱封,熱封強(qiáng)度與溫濕度、壓力、時(shí)間等條件有關(guān),一般大于200g/cm2。


11、耐油性及耐溶劑性


PVA薄膜具有極好的耐油性(植物油、動(dòng)物油、礦物油)、耐有機(jī)溶劑和碳水化合物等。但強(qiáng)堿、強(qiáng)酸、氯自由基及其它可與PVA發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)(如硼砂、硼酸、某些染料等),這類物質(zhì)不適合采用PVA薄膜包裝。


油脂吸收量表



12、保香性及防止升華性


PVA薄膜的保香性及防止包裝物升華的性能極佳,采用PVA薄膜包裝,不僅能很好地保持包裝物的香味,而且也可防止包裝物受到外界異味的影響。

保香性測(cè)試表



應(yīng)用篇


快溶薄膜


1)農(nóng)藥、化工產(chǎn)品內(nèi)包裝襯袋,可避免手觸摸農(nóng)藥及化工產(chǎn)品,沒(méi)有殘留農(nóng)藥在塑料袋中。


2)水泥添加劑包裝袋,避免粉塵飛揚(yáng)危害環(huán)境。


3)刺繡襯底、假發(fā)等織物載體。襯托載體,便于清理。


4)人造大理石脫模膜,在型膜內(nèi)墊上水溶膜,可快速脫模。


5)水轉(zhuǎn)移印刷,在該薄膜上印刷后可轉(zhuǎn)印到曲面上。


6)種子袋,把種子按固定間隔包裝起來(lái)再埋入地下,節(jié)省貴重種子,可省去間苗的繁忙。


7)醫(yī)院洗滌包裝袋,無(wú)需接觸污染的衣服將包裝袋直接投入洗衣機(jī)。


8)垃圾袋。



PVA醫(yī)用薄膜隔離布


中溶薄膜


1)食品、化妝品包裝袋,超市購(gòu)物袋。


2)食品包裝復(fù)合膜、高級(jí)紡織品、膠袋包裝袋、包裝緩沖氣墊。


3)用玻璃紙型印刷油墨便可得到美觀的印刷效果。


4)動(dòng)物油、植物油、礦物油的包裝和油脂食品的包裝。


5)用于茶葉、咖啡、咖喱粉、辣椒粉、胡椒粉等香料的包裝封存。


6)可用于小雜糧、油料、海鮮干發(fā)、名貴中藥材、煙草等包裝,與除氧劑或抽真空配合使用,其防霉、防蟲(chóng)蛀、防退色的保質(zhì)保鮮。


7)電子產(chǎn)品防靜電包裝。


難溶薄膜:


1)服裝、鞋帽、皮革及皮革制品、工藝美術(shù)、文稿、檔案的封存,與除氧劑配套使用,有防霉、防蟲(chóng)蛀、防氧化變色的功效。


2)用玻璃紙型印刷油墨便可得到美觀的印刷效果。


3)醇類、醚類、酮類、酯類、化工原料及中間體的包裝。


4)日用品、醫(yī)藥、玩具包裝。


5)用于無(wú)線電元器件及整機(jī)、精密機(jī)械、軍械、雷達(dá)、彈藥的封存,有獨(dú)到的防氧化銹蝕的功能。


6)光學(xué)儀器、鏡片及零配件采用綜合封存,可防止發(fā)霉和起霧。

特種薄膜:用于偏振模、汽車(chē)貼膜、擋風(fēng)玻璃夾層、衛(wèi)生材料制造等特殊領(lǐng)域。



水溶性PVA薄膜已受到世界發(fā)達(dá)國(guó)家重視,其主要市場(chǎng)也在國(guó)外。比如美國(guó)的W.T.P公司、C.C.LP公司,法國(guó)的GRENSOL公司,日本的合成化學(xué)、可樂(lè)利公司等等。印度是一個(gè)刺繡大國(guó),對(duì)水溶性薄膜的需求集中在刺繡行業(yè);歐美國(guó)家需求主要集中在隔離性包裝、機(jī)器包裝用、脫模薄膜等行業(yè),市場(chǎng)較為成熟,特別是醫(yī)院用洗衣袋、化工品及農(nóng)藥包裝袋、寵物糞便袋、“機(jī)包膜”等用量較大;保護(hù)性發(fā)泡制品應(yīng)用及小電器包裝袋尚屬于推廣期??傊磥?lái)潛力極大!


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