CN102504453B - 改性耐水解聚乙烯醇高分子材料及生产方法及用途 - Google Patents

Abstract

本发明涉及改性耐水解聚乙烯醇高分子材料及生产方法及用途，属于高分子材料领域。由下列质量份数的原料组成：聚乙烯醇，聚合度1500~2000、醇解度≥99%：8～12份，纯净水65～75份，仲丁醇或甲醇5～7份，有机钛酸酯0.2～0.25份，丙三醇0.5～3份，十二烷基硫酸钠0.08～0.15份，烷氧基硅烷2～4份，蜜胺树脂2～5份。实现了常温配胶、常温涂布，溶液透明，而且涂层具有良好的印刷、复合适应性，可以满足各种不同材料结构的复合要求。

Description

改性耐水解聚乙烯醇高分子材料及生产方法及用途

技术领域

本发明属于高分子材料，尤其是指一种改性耐水解聚乙烯醇高分子材料。

背景技术

现有的改性耐水解聚乙烯醇溶液为黄色，不透明，涂布后的基材卷径端面呈黄色，随着时间的延长，颜色由黄色变为红褐色，严重影响产品的外观。同时溶液受温度、时间和pH值的影响很大，温度越低、时间越久、pH值越小，改性PVA溶液越容易凝胶，影响产品的加工性能。

目前，市场上的高阻隔包装材料主要有聚偏二氯乙烯（PVDC）、乙烯－乙烯醇共聚物（EVOH）和聚乙烯醇（PVA）。随着市场包装功能的增加以及环境意识的提高，产品成本的性价比也越显重要。然而PVDC含有氯离子，加工和垃圾处理的过程中有HCl气体产生，污染空气和被包装物品，欧美等地区已开始限制并停止使用；EVOH的耐水性和耐候性至今没有解决，而且价格居高不下。PVA涂布膜性价比更为合理，无论是原料的选择，还是加工和消费过程，都没有或不释放任何有毒有害物质，产品无论在性能上，还是在价格上，都比当前的EVOH共挤膜和PVDC涂布膜具有优势，是PVDC涂布膜的理想替代品。在干燥状态下（环境的相对湿度小于50％），PVA涂布膜具有良好的阻隔性能，能有效地阻隔气体和水分。而当环境的相对湿度大于50％时PVA中的羟基易于同环境中的水相结合形成氢键，导致分子聚集结构发生变化，使阻隔性能下降。

发明内容

本发明提供一种改性耐水解聚乙烯醇高分子材料及生产方法及用途，以解决现有的改性耐水解聚乙烯醇溶液随着时间的延长，颜色由黄色变为红褐色，严重影响产品的外观及影响产品的加工性能问题。

本发明采取的技术方案是，包括下列配方和步骤：

⑴配方，由下列质量份数的原料组成：

聚乙烯醇，聚合度1500~2000、醇解度≥99%：8～12份；

纯净水：65～75份；

仲丁醇或甲醇：5～7份；

有机钛酸酯：0.2～0.25份；

丙三醇：0.5～3份；

十二烷基硫酸钠：0.08～0.15份；

烷氧基硅烷：2～4份；

蜜胺树脂：2～5份；

⑵生产方法

将纯净水加入带回流塔的反应釜内，在搅拌条件下从液面下加入仲丁醇或甲醇；加热开始，将聚乙烯醇从加料口徐徐加入反应釜内，当温度升至45℃时、升温速率100度/小时，打开回流塔进出水阀门，当温度升至98℃时、升温速率100度/小时，恒温搅拌2小时、搅拌速度100转/分；当聚乙烯醇成溶液后停止加热，打开冷却水和排水阀，在搅拌条件下降温，降温速率100度／小时，当温度降至45℃时，关闭回流塔进水阀，当温度降至32℃时，停止降温；在搅拌条件下从液面下加入烷氧基硅烷、蜜胺树脂、有机钛酸酯，搅拌15分钟后，从液面下加入丙三醇和十二烷基硫酸钠，搅拌15分钟后停止搅拌，改性耐水解聚乙烯醇水溶液制成。

本发明改性耐水解聚乙烯醇高分子材料在制备高阻隔包装材料中的用途。

本发明改性耐水解聚乙烯醇溶液是一种双组分胶体，可涂在任何基材形成一种平整、光滑、有光泽不怕划伤、耐高温和低温、耐腐蚀、易于印刷、无毒、无味的透明涂层，可防止氧气和水蒸汽透入和透出，从而使包装物不氧化、耐腐蚀、保质和保鲜的目的。

本发明是采用改性后的耐水解的聚乙烯醇水溶液在各种基材如BOPA、BOPET、PE、BOPP、CPP等上经涂布、干燥而成改性耐水解聚乙烯醇高阻隔包装材料，该材料的基材的厚度、材质、形状可根据应用的要求自由选择，但是基材涂布面的润湿张力大于等于42达因。改性后的聚乙烯醇水溶液的涂层厚度为0.5～8μm。

改性耐水解聚乙烯醇高阻隔包装材料的生产方法如下：

对各种基材进行表面电晕处理，使基材的表面的润湿张力大于等于42达因。然后采用现有的涂布机，在表面润湿张力合格的基材上涂布改性后的聚乙烯醇水溶液，厚度根据不同的性能要求，控制在0.5～8μm。涂布后的基材进入干燥烘道，干燥烘道各部分的温度为：第一温区70～80℃，第二温区80～100℃，第三温区90～150℃，干燥时间为0.5～5 分钟，基材的运行速度为50～150m/min，干燥后的材料进行冷却、收卷。然后放在 40℃～50℃的熟化室里进行熟化5～8 个小时，最后包装入库。

若产品需要印刷，无需任何处理，可直接在聚乙烯醇改性水溶液涂层上印刷，油墨附着力强。为了进一步提高包装效果，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PVA／基材 高阻隔材料。或者也可以在油墨表面涂布一层聚乙烯醇改性水溶液，增加亮度。

本发明的积极效果，采用烷氧基硅烷与蜜胺树脂协同配合对聚乙烯醇进行交联，封闭了聚乙烯醇亲水性的羟基，因此，该产品在具有良好的阻氧性能的同时，具有良好的耐水性能，涂层在有水或高湿条件下不会产生返粘、溶胀现象，常温下不容易凝胶，溶液表面不结皮，实现了常温配胶、常温涂布，溶液透明，而且涂层具有良好的印刷、复合适应性，可以满足各种不同材料结构的复合要求，属国内首创。

用本发明的溶液在各种基材上经涂布、干燥而成改性耐水解聚乙烯醇高阻隔包装材料。该包装材料可制成高阻隔复合膜、高阻隔复合容器、高阻隔复合软管、高阻隔复合管材以及高阻隔复合片材，与除氧剂、抽真空、气体置换包装技术相结合，具有优良地耐油、耐有机溶剂性能，对氧气、氮气、氢气及二氧化碳具有优良的阻隔性，其阻氧性能优于PVDC涂布膜，也优于EVOH五层共挤膜，阻氧性能是各种常规树脂薄膜中最好的。具有优良的防氧化、防霉变、防油脂发哈和优良的保香性能，可以在较长的时间内保持包装食品的原有风味，同时又能有效地阻挡包装材料外的异味进入包装内。延长被包装产品的贮存期，延长货架寿命，使商品在生产、流通、周转等环节易于调节，减少损失和浪费，并扩大地方特产销售地域，使产品走向更广泛的市场。可替代市场上所有中间夹铝箔和镀铝层的包装材料，降低了成本，节约了铝资源。可广泛应用到各类食品包装、化妆品包装、有机溶剂包装、医药包装、电子零部件包装和纺织品的包装等领域。特别是用于灌装牙膏，常温储存，年失重量小于1克，保质期两年后总失重小于2克，高温试验表明当牙膏失重2克后，膏体香味和色泽正常，稠度符合国际要求，无板结迹象，该产品用于包装牙膏达到了保质、保香、保湿、防止牙膏板结的功效。同时涂层具有极佳的印刷性能，可以印刷绚丽多彩的图案，手感舒适，保持平整的外形和鲜明的商标色彩，是国内首创，是对传统牙膏工业外包装的一种改造和创新。

具体实施方式

    实施例1

⑴配方，由下列质量份数的原料组成：

聚乙烯醇，聚合度1500~2000、醇解度≥99%：8份

纯净水：65份

仲丁醇或甲醇：5份

有机钛酸酯：0.2份

丙三醇：0.5份

十二烷基硫酸钠：0.08份

烷氧基硅烷：2份

蜜胺树脂：2份

⑵生产方法

将纯净水加入带回流塔的反应釜内，在搅拌条件下从液面下加入仲丁醇或甲醇；加热开始，将聚乙烯醇从加料口徐徐加入反应釜内，当温度升至45℃时、升温速率100度/小时，打开回流塔进出水阀门，当温度升至98℃时、升温速率100度/小时，恒温搅拌2小时、搅拌速度100转/分；当聚乙烯醇成溶液后停止加热，打开冷却水和排水阀，在搅拌条件下降温，降温速率100度／小时，当温度降至45℃时，关闭回流塔进水阀，当温度降至32℃时，停止降温；在搅拌条件下从液面下加入烷氧基硅烷、蜜胺树脂、有机钛酸酯，搅拌15分钟后，从液面下加入丙三醇和十二烷基硫酸钠，搅拌15分钟后停止搅拌，改性耐水解聚乙烯醇水溶液制成。

实施例2

⑴配方，由下列质量份数的原料组成：

聚乙烯醇，聚合度1500~2000、醇解度≥99%：10份

纯净水：70份

仲丁醇或甲醇：6份

有机钛酸酯：0.225份

丙三醇：1.75份

十二烷基硫酸钠：0.115份

烷氧基硅烷：3份

蜜胺树脂：3.5份

⑵生产方法

同实施例1

实施例3

⑴配方，由下列质量份数的原料组成：

聚乙烯醇，聚合度1500~2000、醇解度≥99%：12份

纯净水：75份

仲丁醇或甲醇：7份

有机钛酸酯：0.25份

丙三醇：3份

十二烷基硫酸钠：0.15份

烷氧基硅烷：4份

蜜胺树脂：5份

⑵生产方法

     同实施例1。

实施例4改性耐水解聚乙烯醇高阻隔包装材料的生产方法

对各种基材进行表面电晕处理，使基材的表面的润湿张力大于等于42达因。然后采用现有的涂布机，在表面润湿张力合格的基材上涂布改性后的聚乙烯醇水溶液，厚度根据不同的性能要求，控制在0.5μm；涂布后的基材进入干燥烘道，干燥烘道各部分的温度为：第一温区70℃，第二温区80℃，第三温区90℃，干燥时间为0.5 分钟，基材的运行速度为50m/min，干燥后的材料进行冷却、收卷。然后放在 40℃的熟化室里进行熟化5个小时，最后包装入库。

实施例5改性耐水解聚乙烯醇高阻隔包装材料的生产方法

对各种基材进行表面电晕处理，使基材的表面的润湿张力大于等于42达因。然后采用现有的涂布机，在表面润湿张力合格的基材上涂布改性后的聚乙烯醇水溶液，厚度根据不同的性能要求，控制在4.25μm；涂布后的基材进入干燥烘道，干燥烘道各部分的温度为：第一温区75℃，第二温区90℃，第三温区120℃，干燥时间为2.75分钟，基材的运行速度为100m/min，干燥后的材料进行冷却、收卷。然后放在 45℃的熟化室里进行熟化6.5个小时，最后包装入库。

实施例6改性耐水解聚乙烯醇高阻隔包装材料的生产方法

对各种基材进行表面电晕处理，使基材的表面的润湿张力大于等于42达因。然后采用现有的涂布机，在表面润湿张力合格的基材上涂布改性后的聚乙烯醇水溶液，厚度根据不同的性能要求，控制在8μm；涂布后的基材进入干燥烘道，干燥烘道各部分的温度为：第一温区80℃，第二温区100℃，第三温区150℃，干燥时间为5 分钟，基材的运行速度为150m/min，干燥后的材料进行冷却、收卷。然后放在50℃的熟化室里进行熟化8个小时，最后包装入库。

Claims (3)

1.一种改性耐水解聚乙烯醇高分子材料，其特征在于：由下列配方和步骤制成的：

⑴配方，由下列质量份数的原料组成：

聚乙烯醇，聚合度1500~2000、醇解度≥99%，8～12份；

纯净水：65～75份；

仲丁醇或甲醇：5～7份；

有机钛酸酯：0.2～0.25份；

丙三醇：0.5～3份；

十二烷基硫酸钠：0.08～0.15份；

烷氧基硅烷：2～4份；

蜜胺树脂：2～5份；

⑵生产方法

 将纯净水加入带回流塔的反应釜内，在搅拌条件下从液面下加入仲丁醇或甲醇；加热开始，将聚乙烯醇从加料口徐徐加入反应釜内，当温度升至45℃时、升温速率100度/小时，打开回流塔进出水阀门，当温度升至98℃时、升温速率100度/小时，恒温搅拌2小时、搅拌速度100转/分；当聚乙烯醇成溶液后停止加热，打开冷却水和排水阀，在搅拌条件下降温，降温速率100度／小时，当温度降至45℃时，关闭回流塔进水阀，当温度降至32℃时，停止降温；在搅拌条件下从液面下加入烷氧基硅烷、蜜胺树脂、有机钛酸酯，搅拌15分钟后，从液面下加入丙三醇和十二烷基硫酸钠，搅拌15分钟后停止搅拌，改性耐水解聚乙烯醇水溶液制成。

2.如权利要求1所述的改性耐水解聚乙烯醇高分子材料的生产方法，其特征在于：包括下列配方和步骤：

⑴配方，由下列质量份数的原料组成：

聚乙烯醇，聚合度1500~2000、醇解度≥99%，8～12份；

纯净水：65～75份；

仲丁醇或甲醇：5～7份；

有机钛酸酯：0.2～0.25份；

丙三醇：0.5～3份；

十二烷基硫酸钠：0.08～0.15份；

烷氧基硅烷：2～4份；

蜜胺树脂：2～5份；

⑵生产方法

 将纯净水加入带回流塔的反应釜内，在搅拌条件下从液面下加入仲丁醇或甲醇；加热开始，将聚乙烯醇从加料口徐徐加入反应釜内，当温度升至45℃时、升温速率100度/小时，打开回流塔进出水阀门，当温度升至98℃时、升温速率100度/小时，恒温搅拌2小时、搅拌速度100转/分；当聚乙烯醇成溶液后停止加热，打开冷却水和排水阀，在搅拌条件下降温，降温速率100度／小时，当温度降至45℃时，关闭回流塔进水阀，当温度降至32℃时，停止降温；在搅拌条件下从液面下加入烷氧基硅烷、蜜胺树脂、有机钛酸酯，搅拌15分钟后，从液面下加入丙三醇和十二烷基硫酸钠，搅拌15分钟后停止搅拌，改性耐水解聚乙烯醇水溶液制成。

3.如权利要求1所述的改性耐水解聚乙烯醇高分子材料在制备高阻隔包装材料中的用途。