CN111117124A - 一种热水可溶的聚乙烯醇膜及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热水可溶的聚乙烯醇膜及其制备方法和应用。该热水可溶聚乙烯醇膜包括以下质量份数的组分：聚乙烯醇100份、乙二胺/氧化丙烯聚醚5‑15份、氧化乙烯/氧化丙烯共聚醚10‑20份、复合多元醇10‑30份、防粘连剂3‑5份、开口剂0.5‑2.0份。将原料组分按配方计量后经高速搅拌机进行混合，然后出料再经双螺杆挤出造粒，再经过挤出吹膜法吹塑成薄膜，而后由制袋机即可制备成各种类型和规格的水溶性购物袋。该热水可溶的购物袋具有较高的承重力和热水可溶性，其热水可溶性可以根据原料配方进行设计和调整；适合在无水的环境下使用，使用后遇热水即可“消失”而不产生污染。

Description

一种热水可溶的聚乙烯醇膜及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种环境友好型聚乙烯醇膜，特别涉及到一种热水可溶的聚乙烯醇膜及其制备方法和应用。
背景技术
目前在商业商场中使用的购物袋，一类是以通用塑料为原料生产的塑料购物袋，如聚乙烯(PE)，聚丙烯(PP)，聚氯乙烯(PVC)等；塑料购物袋的使用给客户带来方便的同时也给自然环境带来了大量塑料垃圾，由于此类塑料袋在自然环境中难降解，所以在自然环境中产生大量的白色污染，破坏土壤，污染水源水质，给自然生态造成严重危害。一类是以可生物降解原料生产的一次性可生物降解购物袋，如PLA，PBS，PBAT等，此类购物袋在自然环境中可以生物降解，从而可以避免对自然环境造成污染和危害，但此类原料由于制造成本较高，售价一般都比普通塑料贵3倍以上，使用范围也因此受到价格制约难以广泛推广使用，而且在自然环境中的生物降解也需要一定的时间。
聚乙烯醇(PVA)作为一种水溶性的高分子，被广泛应用于粘胶纤维，粘合剂，涂料等领域。同时，聚乙烯醇具有生物可降解性，自然环境中存在可以降解PVA的细菌如Pseudomomas(假单胞菌)、仲醇氧化酶(SAO)、β-双酮水解酶(BDH)、细菌Pseudomomasborealis O3、Pseudomomasvesicularis PD、Bacillus megaterium BXI、共生菌Cardiobacterium sp.SB68和SB69、木质素酶PhanerochaetechrysoporiumLiP等，在这些降解菌或酶的存在下，聚乙烯醇可以实现迅速降解，最终产物为水和二氧化碳；而且聚乙烯醇在水中的生物耗氧和化学耗氧极低，不会对水质造成污染和破坏；溶入到土壤中后，不但不对土壤造成污染和破坏，而且更具有土壤改良作用，增加土壤的团粘化、透气性和保水性，延缓化肥的流失，特别是对钾肥有增效作用，有利于作物的生长；是一种环境友好型材料。但由于其热塑性加工性能极差，所以很少被当成热塑性塑料加工和成型使用。
本发明通过对聚乙烯醇(PVA)有效增塑，内外加工润滑等技术，使聚乙烯醇有效的通过热塑性加工成型而制备出本发明的购物袋，不仅使其具有热塑性加工成型性，本发明制备的购物袋同时具有可生物降解性，还具有水可溶性，使用后在遇水的情况下便可产生视觉消失，实现“可看得见的降解”。而实现对环境的有效保护。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种热水可溶的聚乙烯醇膜。
本发明另一目的在于提供上述热水可溶的聚乙烯醇膜的制备方法。
本发明再一目的在于提供上述热水可溶的聚乙烯醇在制备热水可溶的购物袋中的应用。
本发明的目的通过下述方案实现：
一种热水可溶的聚乙烯醇膜，按重量份数计，其包括以下组分：
Figure BDA0001847494310000021
所述的聚乙烯醇为聚合度为500-2200，部分醇解型和完全醇解型聚乙烯醇中的一种以上。
优选的，所述的部分醇解型聚乙烯醇是指醇解度为85-95％的聚乙烯醇；
更优选的，所述的聚乙烯醇为PVA-0588、PVA-1388、PVA-1588、PVA-1788、PVA-2088、PVA-2288、PVA-0599、PVA-1399、PVA-1599、PVA-1799、PVA-2099、PVA-2299中的一种以上；
所述的乙二胺/氧化丙烯聚醚指分子量为800-2000、由乙二胺与氧化丙烯制成的阴离子共聚聚醚中的一种；
所述的氧化乙烯/氧化丙烯共聚醚是指分子量为800-5000、由氧化乙烯(含量≥80％，wt％)与氧化丙烯(含量≤20％，wt％)聚合生成的共聚聚醚中的一种；
所述的复合多元醇指阴离子改性多元醇混合物，优选为广州广州丽特新材科技有限公司生产的OPSA-A、OPSA-B、RPSH、PEB03、PBF42等中的一种；
所述的防粘连剂是指细度≥5000目的无机粉体，优选为滑石粉、轻质碳酸钙、白炭黑、钛白等其中的一种。
所述的开口剂指烷基脂肪酸、烷基脂肪酸盐、烷基脂肪酰胺类物质中的一种，优选为硬脂酸和硬脂酸一价盐(硬脂酸钠、硬脂酸钾)、油酸钠、硬脂酰胺、油酸酰胺、芥酸酰胺等中的一种。
所述的热水可溶的聚乙烯醇膜，可根据实际需求添加调色色素、防腐剂中的至少一种；
优选的，所述的调色色素为本领域常规使用的食用级色素，所述的调色色素的用量满足每100质量份的聚乙烯醇对应加入0.2-0.5份调色色素；
优选的，所述的防腐剂为咪唑烷基脲和对羟基苯甲酸酯的混合物，所述的防腐剂的用量满足每100质量份对应加入0.2-0.5质量份的咪唑烷基脲和0.1-0.3质量份的对羟基苯甲酸酯的混合物；
一种上述的热水可溶的聚乙烯醇膜的制备方法，包括以下步骤：原料组分按配方计量后经高速搅拌机进行混合，然后出料经双螺杆挤出造粒，再经过挤出吹膜法吹塑成薄膜。
所述的经高速搅拌机进行混合是指先开启低速进行混合3-5min，再启动高速搅拌20min，搅拌过程中控制料温不超过80℃，然后转变到低速搅拌，降温出料；其中低速指搅拌速度为100-300转/分，高速指搅拌速度为800-1200转/分。
所述的挤出造粒的温度控制为：120℃/140℃/150℃/160℃/170℃/180℃/180℃/180℃/180℃/180℃。
所述的吹塑成膜的温度控制为：140℃/160℃/180℃/185℃/185℃/180℃。
所述的薄膜的厚度为10-80μm；
上述的热水可溶的聚乙烯醇膜在制备热水可溶的购物袋中的应用。
一种热水可溶的购物袋，其由上述的热水可溶的聚乙烯醇膜经制袋机制备得到。
所述的购物袋包括插边和不插边的背心袋和平口袋，形状可如图1-7等所示；可以是透明、半透明和不透明的袋子；可以制备成各种颜色。
本发明的机理为：
由于聚乙烯醇和增塑剂的相容性问题，会使增塑剂的添加量受到限制，也就是当增塑剂添加到一定量时就加不进去了，也就是会出现大量析出，使材料加工造成困难和使用性能产生缺陷，会析出到产品的表面，因此当用增塑剂对聚乙烯醇进行增塑改性时，需要加入即与聚乙烯醇相容又与增塑剂相容的相容剂，而本发明的复合多元醇和乙二胺/氧化丙烯聚醚以及氧化乙烯/氧化丙烯共聚醚是一个协同增塑体系，是分子量由低到高的梯次增塑，不需要相容剂进行辅助就可对聚乙烯醇进行增塑。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：
本发明制备的购物袋具有以下特征：1)具有生物降解性；2)具有热水可溶性；3)在自然环境中具有较低的生物耗氧和化学耗氧，溶入土壤和水源后不对土壤和水源产生污染和危害；4)使用后不产生白色污染；5)本发明购物袋的原料来源广泛，大部分使用的是可再生资源为基础原料的材料，比其他可完全生物降解原料生产的购物袋便宜，适合于在无水环境下使用，使用后在遇水的环境下很快“消失”。
附图说明
图1为本发明制得的热水可溶的购物袋的形状示意图；
图2为本发明制得的热水可溶的购物袋的形状示意图；
图3为本发明制得的热水可溶的购物袋的形状示意图；
图4为本发明制得的热水可溶的购物袋的形状示意图；
图5为本发明制得的热水可溶的购物袋的形状示意图；
图6为本发明制得的热水可溶的购物袋的形状示意图；
图7为本发明制得的热水可溶的购物袋的形状示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例中所用试剂如无特殊说明均可从市场常规购得。实施例中所用的复合多元醇为广州丽特新材科技有限公司生产的OPSA-A、OPSA-B、RPSH、PEB03、PBF42等中的一种。
实施例1
一种热水可溶的购物袋的组分按重量份数计，包括如下：
Figure BDA0001847494310000051
上述组分准确计量后加入到高速搅拌机中，在低速下(100转/分)进行混合3分钟；然后启动高速(800转/分)搅拌保持高速搅拌20分钟，控制料温不超过80℃。而后转变到低速降温出料备用。
经高速搅拌混合后的上述原料进入双螺杆挤出造粒。其挤出造粒的温度控制：120℃/140℃/150℃/160℃/170℃/180℃/180℃/180℃/180℃/180℃。
经上述挤出造粒后的原料，再经挤出吹膜机吹塑成膜，其吹膜温度控制为：140℃/160℃/180℃/185℃/185℃/180℃。
经热塑性挤出吹塑成膜后再经制袋机制备成尺寸为宽28cm、高48cm的插边(5.5cm)、厚度35μm的背心袋(图1)，此背心袋在无水环境下承重极限为6.5KG；在80℃热水中的完全溶解时间155s。
实施例2
一种热水可溶的购物袋的组分按重量份数计，包括如下：
Figure BDA0001847494310000061
上述组分准确计量后加入到高速搅拌机中，在低速下(300转/分)进行混合5分钟；然后启动高速(1200转/分)搅拌保持高速搅拌20分钟，控制料温不超过80℃。而后转变到低速降温出料备用。
经高速搅拌混合后的上述原料进入双螺杆挤出造粒。其挤出造粒的温度控制：120℃/140℃/150℃/160℃/170℃/180℃/180℃/180℃/180℃/180℃。
经上述挤出造粒后的原料，再经挤出吹膜机吹塑成膜，其吹膜温度控制为：140℃/160℃/180℃/185℃/185℃/180℃。
经热塑性挤出吹塑成膜后再经制袋机制备成尺寸为宽42cm、高55cm的插边(5.0cm)、厚度80μm的平口袋(图2)，此平口袋在无水环境下承重极限为12KG；在热水(45℃)中的完全溶解时间169s。
实施例3
一种热水可溶的购物袋的组分按重量份数计，包括如下：
Figure BDA0001847494310000071
上述组分准确计量后加入到高速搅拌机中，在低速下(200转/分)进行混合4分钟；然后启动高速(1000转/分)搅拌保持高速搅拌20分钟，控制料温不超过80℃。而后转变到低速降温出料备用。
经高速搅拌混合后的上述原料进入双螺杆挤出造粒。其挤出造粒的温度控制：120℃/140℃/150℃/160℃/170℃/180℃/180℃/180℃/180℃/180℃。
经上述挤出造粒后的原料，再经挤出吹膜机吹塑成膜，其吹膜温度控制为：140℃/160℃/180℃/185℃/185℃/180℃。
经热塑性挤出吹塑成膜后再经制袋机制备成尺寸为宽28cm、高35cm、厚度10μm的平口袋(图4)，此平口袋在无水环境下承重极限为3.5GK；在热水(65℃)中的完全溶解时间75s。
实施例4
一种热水可溶的购物袋的组分按重量份数计，包括如下：
Figure BDA0001847494310000081
上述组分准确计量后加入到高速搅拌机中，在低速下(200转/分)进行混合5分钟；然后启动高速(1000转/分)搅拌保持高速搅拌20分钟，控制料温不超过80℃。而后转变到低速降温出料备用。
经高速搅拌混合后的上述原料进入双螺杆挤出造粒。其挤出造粒的温度控制：120℃/140℃/150℃/160℃/170℃/180℃/180℃/180℃/180℃/180℃。
经上述挤出造粒后的原料，再经挤出吹膜机吹塑成膜，其吹膜温度控制为：140℃/160℃/180℃/185℃/185℃/180℃。
经热塑性挤出吹塑成膜后再经制袋机制备成尺寸为宽58cm、高68cm、厚度60μm的平口袋(图6)，此平口袋在无水环境下承重极限为9.5KG；在热水(55℃)中的完全溶解时间283s。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种热水可溶的聚乙烯醇膜，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分：
Figure FDA0001847494300000011
2.根据权利要求1所述的热水可溶的聚乙烯醇膜，其特征在于：
所述的聚乙烯醇为聚合度为500-2200，部分醇解型和完全醇解型聚乙烯醇中的一种以上，其中部分醇解型是指醇解度为85-95％的聚乙烯醇。
3.根据权利要求1所述的热水可溶的聚乙烯醇膜，其特征在于：
所述的乙二胺/氧化丙烯聚醚指分子量为800-2000、由乙二胺与氧化丙烯制成的阴离子共聚聚醚中的一种；
所述的氧化乙烯/氧化丙烯共聚醚是指分子量为800-5000、由氧化乙烯与氧化丙烯聚合生成的共聚聚醚中的一种；
所述的复合多元醇指阴离子改性多元醇混合物。
4.根据权利要求3所述的热水可溶的聚乙烯醇膜，其特征在于：
所述的复合多元醇为广州丽特新材科技有限公司生产的OPSA-A、OPSA-B、RPSH、PEB03、PBF42中的一种。
5.根据权利要求1所述的热水可溶的聚乙烯醇膜，其特征在于：
所述的防粘连剂是指细度≥5000目的无机粉体；
所述的开口剂指烷基脂肪酸、烷基脂肪酸盐、烷基脂肪酰胺类物质中的一种。
6.根据权利要求5所述的热水可溶的聚乙烯醇膜，其特征在于：
所述的防粘连剂为细度≥5000目的滑石粉、轻质碳酸钙、白炭黑、钛白中的一种；
所述的开口剂为硬脂酸、硬脂酸一价盐、油酸钠、硬脂酰胺、油酸酰胺、芥酸酰胺中的一种。
7.根据权利要求1所述的热水可溶的聚乙烯醇膜，其特征在于：
所述的热水可溶的聚乙烯醇膜还包括调色色素、防腐剂中的至少一种；
所述的调色色素为本领域常规使用的食用级色素，所述的调色色素的用量满足每100质量份的聚乙烯醇对应加入0.2-0.5份；
所述的防腐剂为咪唑烷基脲和对羟基苯甲酸酯的混合物，所述的防腐剂的用量满足每100质量份对应加入0.2-0.5质量份的咪唑烷基脲和0.1-0.3质量份的对羟基苯甲酸酯的混合物。
8.一种根据权利要求1-7任一项所述的热水可溶的聚乙烯醇膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：原料组分按配方计量后经高速搅拌机进行混合，然后出料经双螺杆挤出造粒，再经过挤出吹膜法吹塑成薄膜。
9.根据权利要求8所述的热水可溶的聚乙烯醇膜的制备方法，其特征在于：
所述的经高速搅拌机进行混合是指先开启低速进行混合3-5min，再启动高速搅拌20min，搅拌过程中控制料温不超过80℃，然后转变到低速搅拌，降温出料；其中低速指搅拌速度为100-300转/分，高速指搅拌速度为800-1200转/分；
所述的挤出造粒的温度控制为：120℃/140℃/150℃/160℃/170℃/180℃/180℃/180℃/180℃/180℃；
所述的吹塑成膜的温度控制为：140℃/160℃/180℃/185℃/185℃/180℃；
所述的薄膜的厚度为10-80μm。
10.根据权利要求1-7任一项所述的热水可溶的聚乙烯醇膜在制备热水可溶的购物袋中的应用，其特征在于：所述的热水可溶的购物袋由热水可溶的聚乙烯醇膜经制袋机制备得到。
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