CN102079914A - 一种用于制作高阻隔牛奶包装膜的涂布液、制备方法及应用 - Google Patents

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胡焱清
李子繁
孙红旗
周琦
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Abstract

本发明公开了一种用于制作高阻隔牛奶包装膜的涂布液、制备方法及应用，由聚乙烯醇PVA、黏度调节剂、分散剂、水和耐水改性剂混合而成。将制备出来的涂布液匀涂布于PE、PP、PA或PET塑料薄膜上，烘干、卷取后，再置于45摄氏度熟化间熟化。本发明由于涂布液不含有毒物质，没有刺激性气味，从而使本发明能用于食品包装；由于涂布液透明，液黏度稳定，从而使本发明制作的高阻隔膜适合彩色印刷、干式复合和长期储运；由于涂布液制作的涂布膜具有高阻氧性能，从而使本发明制作的高阻隔包装材料具有保鲜、保香和延长产品货架期的功能。

Description

一种用于制作高阻隔牛奶包装膜的涂布液、制备方法及应用
技术领域
本发明属于安全、无毒的高阻隔涂布液，特别是一种用于制作高阻隔牛奶包装膜的涂布液、制备方法及应用。
背景技术
聚乙烯醇(PVA)是一种性能优良，用途广泛的水溶性聚合，其主链上含有大量羟基，结构式为(-CH2CHOH-)n。由于其侧基3/H和3/OH的体积均小，可进入结晶点中而不造成应力，故有高度结晶性，使PVA的透气性很小。由它制备的薄膜具有优异的阻氧性、阻油性、耐磨性、抗撕裂性、透明性、抗静电性、印刷性、耐化学腐蚀性等，并在一定条件下具有可生物降解性，在薄膜材料中占有独特的、十分重要的地位。
由于PVA难于热熔加工，因此目前在包装行业主要将其溶于水配成水溶液，再涂布于各类基材表面，如PE、PET、PA、PP，用以替代昂贵的铝箔作为高阻隔层，以增强塑料薄膜对氧气、二氧化碳和氢气等其他气体的阻隔性能，拓宽这类塑料薄膜的用途，提高附加值。
但由于PVA主链上3/OH基团的存在，使PVA具有很高的吸水性。实验表明，采用醇解度＞98％，聚合度为1700～1900的PVA制成的皮膜，在26℃时，当相对湿度小于60％时，氧气透过系数较小，在空气中的平衡吸水率为4％；之后随着相对湿度的上升透氧系数大幅度上升；当相对湿度为80％，PVA皮膜的平衡含水率约为7.5％，此时的氧气透过系数是RH60％时的三倍；当相对湿度大于80％时，透氧系数呈现指数式增长；若将PVA皮膜直接暴露于水中，则会崩裂溶解。
实际上，涂布于塑料基膜上的PVA高阻隔层，因为其高吸潮性，不仅阻隔性能大大降低，而且因为PVA易溶于水，在使用水性油墨印刷时，容易造成印刷质量下降，给实际使用造成很大不便。此外，完全醇解PVA的水溶液表面张力很高，0.2％浓度时，表面张力接近70mN/m，且含有大量的极性基团，在实际生产涂布时胶液容易产生收缩漏涂现象，特别是在PP、PE这类材料上，限制了其使用范围。
因此，使PVA获得一定的耐水性能，对保证PVA涂层的高阻隔性及其使用至关重要。目前，使PVA获得一定耐水性的方法一般都涉及到醛类物质，而残留的醛类物质大大影响了该高阻隔层的应用范围。
发明内容
本发明的目的在于提供一种完全无毒，具有耐水性能，同时有很高氧气阻隔性能的高阻隔涂布液、制备方法及应用，主要用于制作高阻隔牛奶包装膜。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种用于制作高阻隔牛奶包装膜的涂布液，由聚乙烯醇PVA、黏度调节剂、分散剂、水和耐水改性剂混合而成。
一种用于制作高阻隔牛奶包装膜的涂布液的制备方法，在质量浓度10％的PVA溶液中先加入黏度调节剂，搅拌均匀；再在快速搅拌下，加入耐水改性剂，搅拌均匀；再加入分散剂，继续搅拌；最后加入水，调节PVA胶液固体含量，搅拌均匀，整个过程在室温下操作。
一种用于制作高阻隔牛奶包装膜的涂布液的应用，将制备出来的涂布液匀涂布于PE、PP、PA或PET塑料薄膜上，烘干、卷取后，再置于45摄氏度熟化间熟化。
本发明与现有技术相比，其显著优点：由于涂布液不含有毒物质，没有刺激性气味，从而使本发明能用于食品包装；由于涂布液透明，液黏度稳定，从而使本发明制作的高阻隔膜适合彩色印刷、干式复合和长期储运；由于涂布液制作的涂布膜具有高阻氧性能，从而使本发明制作的高阻隔包装材料具有保鲜、保香和延长产品货架期的功能。本发明克服了PVA亲水性问题，保留了PVA的阻氧性能，同时采用新型改性剂使得本发明安全无毒。
具体实施方式
本发明用于制作高阻隔牛奶包装膜的涂布液，由聚乙烯醇PVA、黏度调节剂、分散剂、水和耐水改性剂混合而成。各组分质量比为，10％聚乙烯醇溶液∶分散剂∶耐水改性剂∶黏度调节剂∶水＝100∶20∶(30～50)∶0.5∶(30～50)。分散剂为SiO2溶胶或表面活性剂；黏度调节剂为甲醇、乙醇或丁醇；耐水改性剂为氧化铝溶胶。
本发明用于制作高阻隔牛奶包装膜的涂布液的制备方法，在质量浓度10％的PVA溶液中先加入黏度调节剂，搅拌均匀；再在快速搅拌下，加入耐水改性剂，搅拌均匀；再加入分散剂，继续搅拌；最后加入水，调节PVA胶液固体含量，搅拌均匀，整个过程在室温下操作。各组分质量比为，10％聚乙烯醇溶液∶分散剂∶耐水改性剂∶黏度调节剂∶水＝100∶20∶(30～50)∶0.5∶(30～50)。分散剂为SiO2溶胶或表面活性剂。黏度调节剂为甲醇、乙醇或丁醇。耐水改性剂为氧化铝溶胶。
本发明用于制作高阻隔牛奶包装膜的涂布液的应用，将制备出来的涂布液匀涂布于PE、PP、PA或PET塑料薄膜上，烘干、卷取后，再置于45摄氏度熟化间熟化。
实施例1
表1PVA高阻隔涂布液各组分配比
PVA高阻隔涂布液配比见表1，制备过程为：在100份10％PVA水溶液中加入0.5份丁醇，搅拌均匀；再在快速搅拌下，缓慢加入50份5％Al2O3溶胶，持续搅拌2h；再缓慢加入20份10％SiO2溶胶，继续搅拌0.5h；最后加入30份水，搅拌均匀即可；整个过程温度控制在25℃左右。通过上述方法得到涂布液为混合物。
将上述高阻隔涂布液倾注于洁净、平整的不锈钢托盘上，置于45℃真空干燥箱中烘干，待水分充分挥发，再将该皮膜置于75℃烘箱中热处理2h，揭下，得到改性PVA皮膜。
表2改性PVA皮膜耐水性能
Figure BSA00000381314000032
经改性后PVA皮膜耐水性大大提高，在25℃，RH＝80％时，其在空气中的平衡吸水率为3％，与未经改性的PVA皮膜在温度为25℃，相对湿度为50％时的平衡吸水率相当。冷水不溶，但不耐热水。具体数据详见表2。
将上述高阻隔涂布液分别涂布于5s厚的LDPE和1.2s厚的PET薄膜上，胶液涂布量约为10g/m2；干燥，再在45℃的熟化间热处理48h，得到高阻隔涂布膜，结构为PVA/PE、PVA/PET，其氧气阻隔性能列于表3：(数据均在RH0％下测得)
表3改性PVA涂布膜氧气阻隔性能
Figure BSA00000381314000041
实施例2
表4PVA高阻隔涂布液各组分配比
Figure BSA00000381314000042
PVA高阻隔涂布液配比见表4，制备过程为：在100份10％PVA水溶液中加入0.5份丁醇，搅拌均匀；再在快速搅拌下，缓慢加入30份5％Al2O3溶胶，持续搅拌2h；再缓慢加入20份10％SiO2溶胶，继续搅拌0.5h；最后加入50份水，搅拌均匀即可；整个过程温度控制在25℃左右。
将上述高阻隔涂布液倾注于洁净、平整的不锈钢托盘上，置于45℃真空干燥箱中烘干，待水分充分挥发，再将该皮膜置于75℃烘箱中热处理2h，揭下，得到改性PVA皮膜。
表5改性PVA皮膜耐水性能
Figure BSA00000381314000043
经改性后PVA皮膜耐水性有所提高，在25℃，RH＝80％时，其在空气中的平衡吸水率为5％，与未经改性的PVA皮膜在温度为25℃，相对湿度为70％时的平衡吸水率相当。冷水微溶，但不耐热水。具体数据详见表5。
将上述高阻隔涂布液分别涂布于5s厚的LDPE和1.2s厚的PET薄膜上，胶液涂布量约为10g/m2；干燥，再在45℃的熟化间热处理48h，得到高阻隔涂布膜，结构为PVA/PE、PVA/PET，其氧气阻隔性能列于表6：(数据均在RH0％下测得)
表6改性PVA涂布膜氧气阻隔性能
Figure BSA00000381314000051

Claims (9)

1.一种用于制作高阻隔牛奶包装膜的涂布液，其特征在于：由聚乙烯醇PVA、黏度调节剂、分散剂、水和耐水改性剂混合而成。
2.根据权利要求1所述的用于制作高阻隔牛奶包装膜的涂布液，其特征在于：各组分质量比为，10％聚乙烯醇溶液∶分散剂∶耐水改性剂∶黏度调节剂∶水＝100∶20∶(30～50)∶0.5∶(30～50)。
3.根据权利要求1所述的用于制作高阻隔牛奶包装膜的涂布液，其特征在于：分散剂为SiO2溶胶或表面活性剂；黏度调节剂为甲醇、乙醇或丁醇；耐水改性剂为氧化铝溶胶。
4.一种用于制作高阻隔牛奶包装膜的涂布液的制备方法，其特征在于：在质量浓度10％的PVA溶液中先加入黏度调节剂，搅拌均匀；再在快速搅拌下，加入耐水改性剂，搅拌均匀；再加入分散剂，继续搅拌；最后加入水，调节PVA胶液固体含量，搅拌均匀，整个过程在室温下操作。
5.根据权利要求4所述的用于制作高阻隔牛奶包装膜的涂布液的制备方法，其特征在于：各组分质量比为，10％聚乙烯醇溶液∶分散剂∶耐水改性剂∶黏度调节剂∶水＝100∶20∶(30～50)∶0.5∶(30～50)。
6.根据权利要求4所述的用于制作高阻隔牛奶包装膜的涂布液的制备方法，其特征在于：分散剂为SiO2溶胶或表面活性剂。
7.根据权利要求4所述的用于制作高阻隔牛奶包装膜的涂布液的制备方法，其特征在于：黏度调节剂为甲醇、乙醇或丁醇。
8.根据权利要求4所述的用于制作高阻隔牛奶包装膜的涂布液的制备方法，其特征在于：耐水改性剂为氧化铝溶胶。
9.一种用于制作高阻隔牛奶包装膜的涂布液的应用，其特征在于：将制备出来的涂布液匀涂布于PE、PP、PA或PET塑料薄膜上，烘干、卷取后，再置于45摄氏度熟化间熟化。
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