CN105713215A - 一种聚乙烯醇薄膜的生产方法 - Google Patents

一种聚乙烯醇薄膜的生产方法 Download PDF

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向学毅
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Abstract

本发明公开了一种聚乙烯醇薄膜的生产方法，其特征在于：将聚醋酸乙烯酯加入溶剂中，配制成质量浓度为10～50％聚醋酸乙烯酯溶液；将所述聚醋酸乙烯酯溶液脱泡后导入模头，由模唇口流延成型后，流入浓度为10～100g/L醇解液中，在20～60℃发生醇解反应得到聚乙烯醇薄膜，经干燥、卷取，即获得成品。本发明将聚醋酸乙烯酯直接制膜后再进行皂化制得聚乙烯醇薄膜，与传统方法相比，流程简化缩短，避免聚乙烯醇原料的反复加工，提升生产效率，降低生产能耗。

Description

一种聚乙烯醇薄膜的生产方法
技术领域
本发明涉及一种聚乙烯醇(PVA)薄膜的制备方法。
背景技术
聚乙烯醇(PVA)是一种水溶性高分子，根据原料来源不同，其生产方法主要有电石乙炔、石油乙烯、天然乙炔和生物质酒精四种路线，均是将原料制备成醋酸乙烯单体，经聚合、醇解、干燥后制得聚乙烯醇。
聚乙烯醇薄膜具有极好的透明度和光泽性、非带电性、较大的拉伸强度和撕裂强度、良好的耐油性能、极好的气体阻隔性、热合性与粘接好、透湿性大、脱模性和金属镀性好、更加突出的是水溶性和可降解性，可用于食品、医药、电子产品、一次性洗涤用品、农药、种子等产品的外包装，也可作为水转印薄膜、光学功能薄膜等，应用范围呈逐步扩大的趋势。薄膜生产主要有流延和吹塑两种方法，由于聚乙烯醇熔融温度和分解温度较为接近，故聚乙烯醇薄膜生产多采用水溶液流延法，或者加入助剂改变聚乙烯醇熔融和分解温度再进行熔融吹塑。
这两种方法从路线上说，都是将醋酸乙烯单体经聚合、醇解、干燥后制得聚乙烯醇，再将聚乙烯醇溶解后流延、干燥制膜，或加入助剂吹塑制膜。其共同缺点在于工艺流程长质量波动因素多，各自的缺点主要有：(1)溶液流延法需将聚乙烯醇溶解于大量水中，溶解和干燥能耗较很高，干燥工艺对薄膜质量影响较大不易控制，且干燥成型需要一定时间，故生产线速度受成型辊筒周长限制，产量较低；(2)吹塑法需加入助剂以改变熔融和分解温度，助剂的种类和加入量影响薄膜性能，一定程度上限制了薄膜应用范围。
发明内容
本发明旨在提供一种聚乙烯醇薄膜的生产方法，以改善传统聚乙烯醇薄膜生产工艺中存在的缺点。
本发明解决技术问题，采用如下技术方案：
本发明聚乙烯醇薄膜的生产方法，其特点在于：将醋酸乙烯单体经聚合后得到的聚醋酸乙烯酯加入溶剂中，配制成质量浓度为10～50％的聚醋酸乙烯酯溶液；将所述聚醋酸乙烯酯溶液脱泡、计量(根据生产实际进行计量)后直接导入模头，由模唇口流延成型后，流入浓度为10～100g/L醇解液中，在20～60℃发生醇解反应得到聚乙烯醇薄膜，经干燥、卷取，即获得成品。
通过控制薄膜在醇解液中的反应程度，可以获得醇解度在60％～100％之间的聚乙烯醇薄膜产品。
上述聚合过程是按照现有技术进行的，即在醋酸乙烯单体中加入引发剂促使单体聚合，聚合后得到聚醋酸乙烯酯。其平均聚合度为500～5000，可以是一种平均聚合度的聚醋酸乙烯酯，也可以是多种聚合度聚醋酸乙烯酯的混合物。聚醋酸乙烯酯的聚合度分布为1～10，可以是一种聚合度分布的聚醋酸乙烯酯，也可以是多种聚合度分布的聚醋酸乙烯酯混合物。
构成聚醋酸乙烯酯溶液的溶剂可以是酮类、醇类、芳烃或酯类，如苯、甲醇、乙醇、丙酮、醋酸、醋酸甲酯、醋酸乙酯、三氯甲烷等，优选为甲醇。
上述模头可以为支管型、鱼尾型、衣架型等类型。
所述醇解液是由酸或碱为溶质，由水、酮类、醇类、芳烃或酯类为溶剂混合构成的。如，溶质可以为氢氧化钾、氢氧化钠、醋酸、盐酸、甲醇钠等。醇解液优选为氢氧化钠的甲醇溶液。
上述醇解过程可以是聚醋酸乙烯酯溶液流延至醇解液中发生，也可以是预先将醇解液与聚醋酸乙烯酯溶液混合后由模唇口流延，也可以是两种方法结合的方式。
醇解液与聚醋酸乙烯酯溶液的混合方式可以为静态混合器混合，也可以是动力搅拌混合。
上述醇解反应的效果以醇解度表示，即聚醋酸乙烯单节链上乙酰基经醇解被羟基取代，成品中羟基占所有侧基的百分比，成品醇解度范围为75％～100％。
上述干燥可以为热风气流式干燥、真空干燥、红外干燥等干燥方式，干燥温度为50～100℃，干燥时间为1～30min。干燥热源可以是蒸汽、电加热、红外等。干燥所用气体可以为氮气、压缩空气等气体。
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：
1、本发明将聚醋酸乙烯酯直接制膜后再进行皂化，制得聚乙烯醇薄膜，与传统方法相比，流程简化缩短，避免聚乙烯醇原料的反复加工，提升生产效率，降低生产能耗；
2、本发明的方法中，聚醋酸乙烯酯溶液流延成膜后，在醇解液中醇解、相变析出后变成聚乙烯醇薄膜；聚乙烯醇为水溶性，不溶于醇解液，后续干燥负荷小，生产速度不受辊筒周长限制；
3、本发明的方法中，薄膜在醇解液中成型，反应过程稳定均匀，薄膜内应力较小，产品光学、力学性能均匀，与传统方法相比，性能更加优越，可作为普通包装膜，还可作为水转印、光学等高端薄膜；
4、本发明的方法中，除加入的醇解液外，未加入其它助剂，聚乙烯醇本体性能未发生改变，便于产品应用以及改性；
5、本发明的方法工艺简单，可操作性强，便于实施。
附图说明
图1为生产流程示意图；
图中标号：1模头，2导辊，3醇解反应池，4干燥箱，5收卷台。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本实施例按如下方式生产聚乙烯醇薄膜：
将平均聚合度1700、聚合度分布为2.0的聚醋酸乙烯酯的甲醇溶液(质量浓度30％)，自模头1流延至醇解反应池3，与浓度为80g/L的氢氧化钠的甲醇溶液发生醇解反应，醇解反应温度为45℃，得到聚乙烯醇薄膜；薄膜成型后在导辊2的牵引下进入干燥箱4中，60℃干燥10min，再经收卷台收卷，制得醇解度为99.5％的聚乙烯醇薄膜。
实施例2
如图1所示，本实施例按如下方式生产聚乙烯醇薄膜：
将平均聚合度2600、聚合度分布为2.0的聚醋酸乙烯酯的甲醇溶液(质量浓度25％)，自模头1流延至醇解反应池3，与浓度为80g/L的氢氧化钠的甲醇溶液发生醇解反应，醇解反应温度为45℃，得到聚乙烯醇薄膜；薄膜成型后在导辊2的牵引下进入干燥箱4中，60℃干燥10min，再经收卷台收卷，制得醇解度为99.5％的聚乙烯醇薄膜。
实施例3
如图1所示，本实施例按如下方式生产聚乙烯醇薄膜：
将平均聚合度2600、聚合度分布为2.0的聚醋酸乙烯酯的甲醇溶液(质量浓度25％)，自模头1流延至醇解反应池3，与浓度为40g/L的氢氧化钠的甲醇溶液发生醇解反应，醇解反应温度为45℃，得到聚乙烯醇薄膜；薄膜成型后在导辊2的牵引下进入干燥箱4中，60℃干燥10min，再经收卷台收卷，制得醇解度为88％的聚乙烯醇薄膜。
实施例4
如图1所示，本实施例按如下方式生产聚乙烯醇薄膜：
将平均聚合度2600和1700的聚醋酸乙烯酯(二者聚合度分布皆为2.0)按照质量比1:1混合，再与甲醇配置成为质量浓度25％的聚醋酸乙烯酯的甲醇溶液，自模头1流延至醇解反应池3，与浓度为80g/L的氢氧化钠的甲醇溶液发生醇解反应，醇解反应温度为45℃，得到聚乙烯醇薄膜；薄膜成型后在导辊2的牵引下进入干燥箱4中，60℃干燥10min，再经收卷台收卷，制得醇解度为99.5％的聚乙烯醇薄膜。
对比例1
将平均聚合度2600、醇解度99.5％的聚乙烯醇，加水、甘油和微量表面活性剂混合溶解后制得聚乙烯醇水溶液；将聚乙烯醇水溶液流延成膜，100℃干燥5min，制得聚乙烯醇薄膜。
对比例2
将平均聚合度2600、醇解度99.5％的聚乙烯醇，加水溶胀，制得含水率约为45％的聚乙烯醇颗粒，配以稳定剂和增塑剂混合，经挤出机吹塑成膜，100℃干燥5min，制得聚乙烯醇薄膜。
各实施例所得样品的性能数据对比如表1所示。
表1

Claims (9)

1.一种聚乙烯醇薄膜的生产方法，其特征在于：将聚醋酸乙烯酯加入溶剂中，配制成质量浓度为10～50％的聚醋酸乙烯酯溶液；将所述聚醋酸乙烯酯溶液脱泡后导入模头，由模唇口流延成型后，流入浓度为10～100g/L醇解液中，在20～60℃发生醇解反应得到聚乙烯醇薄膜，经干燥、卷取，即获得成品。
2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于：所述聚醋酸乙烯酯的平均聚合度为500～5000。
3.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于：所述聚醋酸乙烯酯的聚合度分布为1～10。
4.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于：所述溶剂为酮类、醇类、芳烃或酯类。
5.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于：所述模头为支管型、鱼尾型或衣架型。
6.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于：所述醇解液是由酸或碱为溶质，由水、酮类、醇类、芳烃或酯类为溶剂混合构成的。
7.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于：所述干燥的温度为50～100℃、时间为1～30min。
8.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于：所述溶剂为甲醇，所述醇解液为氢氧化钠的甲醇溶液。
9.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于：通过控制薄膜在醇解液中的反应程度，获得醇解度在60％～100％之间的聚乙烯醇薄膜产品。
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