CN106633123B - 一种水性聚氨酯保鲜膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种水性聚氨酯保鲜膜及其制备方法，该方法包括以下步骤：1)将水性聚氨酯倒入储液槽，然后使用涂布机进行滚涂，使用刮刀对涂膜进行刮涂以控制厚度；2)进入干燥箱中进行干燥；3)待完全干燥后，通过设置于所述干燥箱一端的收卷辊对涂膜进行收卷，然后包装，制备获得水性聚氨酯保鲜膜。本发明制备获得的水性聚氨酯保鲜膜无毒、环保、安全，具有热稳定性好、遇热无毒性物质释放、机械性与透气性高的优点，并且在透明度、拉伸性和黏性等方面均具有优良的性能。

Description

一种水性聚氨酯保鲜膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子聚合物领域，具体公开了一种水性聚氨酯保鲜膜及其制备方法。
背景技术
市场上保鲜膜多为聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)和聚扁二氯乙烯(PVDC)三种材料。卫生部和国家质检总局专家的意见，PVC食品保鲜膜对人体的潜在危害主要来源于两个方面。首先是氯乙烯单体残留量过高，当人们接触过量的氯乙烯后，人体健康就会受到影响。其次是加工过程中使二(2-乙基己基)己二酸酯(DEHA)作为增塑剂，含有DEHA的保鲜膜遇上油脂或超过100℃的高温时，增塑剂容易释放出来，随食物进入人体后会影响健康。PVC保鲜膜用的增塑剂不溶于凉水，但在60℃以上，或是在油脂中就会溶析出来，如果随着食物带入人体，对人体造成致癌作用，特别容易造成人们内分泌、荷尔蒙的紊乱，影响健康。PVDC保鲜膜热稳定性差，遇热、光容易发生脱氯化氢反应，导致变色链交联、机械与气体阻透性降低等现象。相对而言，PE材料的家用保鲜膜则是安全的，但PE保鲜膜存在透明度、拉伸性和黏性差的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种水性聚氨酯保鲜膜及其制备方法，该水性聚氨酯保鲜膜具有无毒、安全、环保的优点，受热稳定好，在透明度、拉伸性和黏性方面也具有良好的效果。
为了实现以上目的及其他目的，本发明是通过包括以下技术方案实现的：一种水性聚氨酯保鲜膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤1)：将水性聚氨酯倒入储液槽，然后使用涂布机进行滚涂，使用刮刀对涂膜进行刮涂以控制厚度。
优选地，在所述步骤1)中，使用刮刀将所述涂膜的厚度控制在0.8-1.2丝。
优选地，在进行所述步骤1)之前，向所述水性聚氨酯中加入助剂，所述助剂包括水性润湿剂、水性分散剂、水性消泡剂、水性流平剂、水性增稠剂、水性防腐剂和水性滑爽剂中的任意一种或者多种。
优选地，所述水性润湿剂与所述水性聚氨酯的重量比为0.4-2：100。
优选地，所述润湿剂为有机硅润湿剂。
更优选地，所述润湿剂的型号选自SP-994、TEGO245和OT-75。
优选地，所述水性分散剂与所述水性聚氨酯的重量比为0.5-2：100。
优选地，所述水性分散剂为铵盐类水性分散剂和钠盐类水性分散剂中一种或者两种。
更优选地，所述水性分散剂的型号为A168。
优选地，所述水性消泡剂与所述水性聚氨酯的重量比为0.3-2：100。
优选地，所述水性消泡剂为有机硅改性消泡剂、聚醚类改性消泡剂和矿物油基消泡剂中任意一种或者多种。
更优选地，所述水性消泡剂的型号为BYK-045、TEGO902W。
优选地，所述水性流平剂与所述水性聚氨酯的重量比为0.5-2：100。
优选地，所述水性流平剂为有机硅流平剂和混合丙烯酸类流平剂中任意一种或者两种。
更优选地，所述水性流平剂的型号为BD-3376。
优选地，所述水性增稠剂与所述水性聚氨酯的重量比为0.4-2：100。
优选地，所述水性增稠剂为缔合型聚氨酯增稠剂，其可增加水性聚氨酯的粘度；应控制增稠剂的所占的重量百分比，从而保证获得水性聚氨酯具有良好的流变性能。
更优选地，所述水性增稠剂的型号选自RM2020、UH-752和DSX 3551。
优选地，所述水性防腐剂与水性聚氨酯的重量比为0.5-2:100。
优选地，所述水性防腐剂的型号为RC-50。
优选地，所述水性滑爽剂与水性聚氨酯的重量比为0.5-2.5:100。
优选地，所述水性滑爽剂为聚合改性有机硅氧烷。
更优选地，所述水性滑爽剂的型号为HP-711。
步骤2)：进入干燥箱中进行干燥。
优选地，在所述步骤2)中，所述干燥箱的内部设有水平台。
优选地，在所述步骤2)中，干燥温度控制在60-80℃。
优选地，在所述步骤2)中，所述干燥箱的长度为15-25m。
步骤3)：待完全干燥后，通过设置于所述干燥箱一端的收卷辊对涂膜进行收卷，然后包装，制备获得水性聚氨酯保鲜膜。
优选地，所述水性聚氨酯的制备过程包括以下步骤：将按照重量计40～55份的多元醇和28～35份的所述多异氰酸酯在85～95℃下反应2～3h；再加入3～6份第一扩链剂和3～10份第二扩链剂在75～85℃下反应5～8h；降温至0～5℃加入2～5份成盐剂中和；加水后再加入3～8份第三扩链剂，所得的产物经减压蒸馏即获得所述水性聚氨酯树脂。
优选地，所述多元醇选自聚己内酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚四氢呋喃醚多元醇、聚环氧乙烷多元醇、聚环氧丙烷多元醇和端羟基聚丁二烯和聚硅氧烷多元醇和聚酯醚多元醇中的任意一种或多种；
优选地，所述多异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、萘-1,5-二异氰酸酯、多亚甲基多苯基异氰酸酯、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯和二环己基甲烷二异氰酸酯中的任意一种或多种。
优选地，所述第一扩链剂选自二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、二羟甲基戊酸和二羟甲基辛酸中的任意一种或多种；
优选地，所述第二扩链剂选自乙二醇、一缩二乙二醇、1,4-丁二醇、2,3-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、二甘醇、甘油、山梨醇、三羟甲基丙烷和二羟甲基环己烷中的任意一种或多种；
优选地，所述第三扩链剂选自乙二胺、异佛尔酮二胺、1,6-己二胺、1,3-环己二甲胺和间苯二甲胺中的任意一种或多种。
优选地，所选成盐剂选自三乙胺、氢氧化钠和氢氧化钾中的任意一种或多种。
本发明公开一种如上述所述的制备方法获得水性聚氨酯保鲜膜。
综上所述，本发明提供一种水性聚氨酯保鲜膜的制备方法，其有益效果为：
本发明中工艺操作简单、省事省力，节约生产成本；本发明制备获得的水性聚氨酯保鲜膜无毒、环保、安全，具有热稳定性好、遇热无毒性物质释放、机械性与透气性高的优点，并且在透明度、拉伸性和黏性等方面均具有优良的性能。
具体实施方式
下面结合实施例进一步阐述本发明。应理解，实施例仅用于说明本发明，而非限制本发明的范围。
实施例1
制备水性聚氨酯：将40g分子量为2000的聚环氧乙烷二元醇和8g分子量为2000的聚己内酯二元醇加入三口烧瓶中，加热至110℃脱水1h，然后降温至50℃，加入35g异佛尔酮二异氰酸酯，升温至90℃保温反应3小时，测定NCO含量，达到理论值后降温至50℃，加入5.5g二羟甲基丙酸和3g 1,4-丁二醇、1g三羟甲基丙烷和少量丙酮调整粘度，升温至80℃反应6h，反应结束测定NCO含量，然后降温至5℃，加入4.1g的三乙胺进行中和，中和1min后，高速剪切下加入去离子水，分散2min，然后缓慢加入经冰水稀释过的4g 1,3-环己二甲胺，减压蒸馏除去体系中的丙酮，即得到水性聚氨酯样品1。
保鲜膜制作工艺：取100g水性聚氨酯样品1，加入0.5g水性润湿剂、1g水性消泡剂、1g水性流平剂、0.8g水性增稠剂和0.5g水性防腐剂，将水性聚氨酯样品1倒入储液槽，使用涂布机进行滚涂，使用刮刀将涂膜的厚度控制在1丝，再进入长度为20m的干燥箱，干燥箱内部设置有水平台，将涂膜放置于水平台上，待完全干燥后，在干燥箱后面安装收卷辊直接将水性聚氨酯保鲜膜收卷，然后进行包装，获得水性聚氨酯保鲜膜1。
实施例2
将36g分子量为2000的聚环氧乙烷二元醇和15g分子量为2000的聚己二酸新戊二醇酯加入三口烧瓶中，加热至100℃脱水1h，然后降温至50℃，加入33g甲苯二异氰酸酯，升温至90℃保温反应2h，测定NCO含量，达到理论值后降温至50℃，加入4.8g二羟甲基丙酸和8g 1,4环己二甲醇、1g三羟甲基丙烷和少量丙酮调整粘度，升温至75℃反应6h，反应结束测定NCO含量，然后降温至0℃，加入3.6g三乙胺进行中和，中和1min后，高速剪切下加入去离子水，分散2min，然后缓慢加入经冰水稀释过的4.5g异佛尔酮二胺，减压蒸馏除去体系中的丙酮，即得到水性聚氨酯样品2。
保鲜膜制作工艺：取100g水性聚氨酯样品2，加入1g水性消泡剂、1.1g水性流平剂、1.1g水性增稠剂和0.5g水性防腐剂，将水性聚氨酯样品2倒入储液槽，使用涂布机进行滚涂，使用刮刀将涂膜的厚度控制在1丝，再进入长度为20m的干燥箱，干燥箱内部设置有水平台，将涂膜放置于水平台上，完全干燥后，在干燥箱后面安装收卷辊，可直接将水性聚氨酯保鲜膜收卷，然后进行包装，获得水性聚氨酯保鲜膜2。
实施例3
将40g分子量为2000的聚环氧乙烷二元醇和8g分子量为2000的聚己内酯二元醇加入三口烧瓶中，加热至110℃脱水1h，然后降温至50℃，加入32.5g的甲苯二异氰酸酯，升温至90℃保温反应2h，测定NCO含量，达到理论值后降温至50℃，加入3.6g二羟甲基丙酸和7g的1,6-己二醇、1.2g三羟甲基丙烷和少量丙酮调整粘度，升温至75℃反应6h，反应结束测定NCO含量，然后降温至5℃，加入2.7g的三乙胺进行中和，中和1min后，高速剪切下加入去离子水，分散2min，然后缓慢加入经冰水稀释过的3.2g乙二胺，减压蒸馏除去体系中的丙酮，即得到水性聚氨酯样品3。
保鲜膜制作工艺：取100g水性聚氨酯样品3，加入1g水性消泡剂、0.9g水性分散剂、0.7g水性增稠剂和0.5g水性防腐剂，将水性聚氨酯样品3倒入储液槽，使用涂布机进行滚涂，使用刮刀将涂膜的厚度控制在1.2丝，再进入长度为20m的干燥箱，干燥箱内部设置有水平台，将涂膜放置于水平台上，完全干燥后，在干燥箱后面安装收卷辊，可直接将水性聚氨酯保鲜膜收卷，然后进行包装，获得水性聚氨酯保鲜膜3。
实施例4
将25g分子量为1000的聚环氧乙烷二元醇和20g分子量为2000的聚己内酯二元醇加入三口烧瓶中，加热至100℃脱水1h，然后降温至50℃，加入35g的二环己基甲烷二异氰酸酯，升温至90℃保温反应3h，测定NCO含量，达到理论值后降温至50℃，加入3.1g的二羟甲基丙酸和3g的新戊二醇、1.8g的三羟甲基丙烷和少量丙酮调整粘度，升温至80℃反应6h，反应结束测定NCO含量，然后降温至5℃，加入2.33g的三乙胺进行中和，中和1min后，高速剪切下加入去离子水，分散2min，然后缓慢加入经冰水稀释过的4g 1,3-环己二甲胺，减压蒸馏除去体系中的丙酮，获得水性聚氨酯样品4。
保鲜膜制作工艺：取100g水性聚氨酯样品4，加入1g水性消泡剂、0.9g水性流平剂、0.7g水性增稠剂、0.5g水性防腐剂和1.1g水性滑爽剂，将水性聚氨酯样品4倒入储液槽，使用涂布机进行滚涂，使用刮刀将涂膜的厚度控制在0.8丝，再进入长度为20m的干燥箱，干燥箱内部设置有水平台，将涂膜放置于水平台上，完全干燥后，在干燥箱后面安装收卷辊，可直接将水性聚氨酯保鲜膜收卷，然后进行包装，获得水性聚氨酯保鲜膜4。
检测结果：
将上述实施例样品与市面销售的PVC保鲜膜、PE保鲜膜、PVDC保鲜膜进行性能比较测试：
1.拉伸强度、断裂伸长率，按GB/T13022-1991方法测定。
2.撕裂强度，按QB/T1130方法测定。
3.透光率，按GB/T2410-1980方法测定。
4.透气性和透湿率测试，按GB1038-70、GB1037-88方法测定。
5.防雾性
低温防雾：在一个250ml的烧杯里加入200ml的水，蒙上保鲜膜，放到3-5℃的冰箱3h，观察保鲜膜表面水珠附着状态。
高温防雾：在一个250ml的烧杯里加入50ml的水，蒙上保鲜膜，放到60℃的水浴里恒温40min，观察保鲜膜表面水珠附着状态。
判定标准：
优：保鲜膜表面清晰、透明、无水珠附着，烧杯内情况清晰可见；
良：保鲜膜表面局部有透明或半透明的水雾，能够勉强观察烧杯内的情况；
差：保鲜膜表面有大面积的小水珠或密密麻麻的大水珠，不能看到烧杯内的情况。
6.回缩性
保鲜膜浅盘包装好，放到3-5℃的冰箱放置10h后，观察浅盘表面保鲜膜松紧状况。表面紧绷、平滑为优；绷得不紧、有少量波纹为一般。
7.热稳定性
将保鲜膜放置于微波炉中，将微波炉置于“高火”档位，加热5min后，是否闻到异味。
结果如下：
表1实施例1至4获得水性聚氨酯保鲜膜及其它保鲜膜的检测结果
Figure BDA0001122622920000061
Figure BDA0001122622920000071
由表1的检测结果可知，实施例1至4获得的水性聚氨酯保鲜膜在透明度方面与PVC保鲜膜、PVDC保鲜膜性能相当，但优于PE保鲜膜；实施例1至4的水性聚氨酯保鲜膜的拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度均优于PVC保鲜膜、PE保鲜膜和PVDC保鲜膜，并且断裂伸长率比PVC保鲜膜、PE保鲜膜和PVDC保鲜膜高出约一倍，说明水性聚氨酯保鲜膜比PPVC保鲜膜、PE保鲜膜和PVDC保鲜膜易拉伸、易操作；实施例1至4的水性聚氨酯保鲜膜比PVC保鲜膜透湿率低，更有利于食物或者蔬菜水分的保持；实施例1至4获得的水性聚氨酯保鲜膜在透气性方面与PVC保鲜膜、PE膜和PVDC保鲜膜相当；实施例1至4获得的水性聚氨酯保鲜膜在防雾效果、回缩性方面与PVC保鲜膜和PVDC保鲜膜性能相当，但优于PE保鲜膜；在微波炉高温下，实施例1至4获得的水性聚氨酯保鲜膜并未出现异味，而PVC膜和PVDC膜出现异味，说明水性聚氨酯保鲜膜的热稳定性高于PVC膜和PVDC膜。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种水性聚氨酯保鲜膜，其特征在于，所述水性聚氨酯保鲜膜通过以下制备方法获得：
1)将水性聚氨酯倒入储液槽，然后使用涂布机进行滚涂，使用刮刀对涂膜进行刮涂以控制厚度；
2)进入干燥箱中进行干燥；
3)待完全干燥后，通过设置于所述干燥箱一端的收卷辊对涂膜进行收卷，然后包装，制备获得水性聚氨酯保鲜膜；
所述水性聚氨酯的制备过程包括以下步骤：将按照重量计40～55份的多元醇和28～35份的所述多异氰酸酯在85～95℃下反应2～3h；再加入3～6份第一扩链剂和3～10份第二扩链剂在75～85℃下反应5～8h；降温至0～5℃加入2～5份成盐剂中和；加水后再加入3～8份第三扩链剂，所得的产物经减压蒸馏即获得所述水性聚氨酯树脂；
在进行所述步骤1)之前，向所述水性聚氨酯中加入助剂，所述助剂包括水性润湿剂、水性分散剂、水性消泡剂、水性流平剂、水性增稠剂、水性防腐剂和水性滑爽剂中的任意一种或者多种；
所述多元醇选自为分子量分别为2000和1000的聚环氧乙烷二元醇、分子量为2000的聚己内酯二元醇、分子量为2000的聚己二酸新戊二醇酯中的组合；
所述多异氰酸酯选自异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯中的任意一种；
第一扩链剂选自二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、二羟甲基戊酸和二羟甲基辛酸中的任意一种或多种；
所述第二扩链剂选自乙二醇、一缩二乙二醇、1,4-丁二醇、2,3-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、甘油、山梨醇、三羟甲基丙烷和二羟甲基环己烷中的任意一种或多种；
所述第三扩链剂选自乙二胺、异佛尔酮二胺、1,6-己二胺、1,3-环己二甲胺和间苯二甲胺中的任意一种或多种。
所选成盐剂选自三乙胺、氢氧化钠和氢氧化钾中的任意一种或多种。
2.如权利要求1所述的水性聚氨酯保鲜膜，其特征在于：在所述步骤1)中，使用刮刀将所述涂膜的厚度控制在0.8-1.2丝。
3.如权利要求1所述的水性聚氨酯保鲜膜，其特征在于：在所述步骤2)中，所述干燥箱的内部设有水平台。
4.如权利要求1所述的水性聚氨酯保鲜膜，其特征在于：在所述步骤2)中，干燥温度控制在60-80℃。
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