CN111647243A - 一种聚乙烯醇薄膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种聚乙烯醇薄膜及其制备方法，涉及高分子薄膜领域，旨在解决现有薄膜白度较低的问题，其技术方案要点是：将聚乙烯醇放入高速混合机中并启动搅拌，然后再将抗氧剂、增塑剂、润滑剂、相容剂和开口剂投入到高速混合机中，并注入蒸馏水，得到混合物料，再将混合物料进行挤出、造粒，并利用螺杆挤出机进行吹膜，得到聚乙烯醇薄膜，抗氧剂中阳离子为Na+、K+、Li+、Ca2+或Mg2+中的一种或两种以上，阴离子为HPO3 2‑、H2PO2 ‑、SO3 2‑、HS‑、S2‑或C2O4 2‑中的一种或两种以上。本发明能提高薄膜的白度，可用于生产高品质聚乙烯醇薄膜。
Description
技术领域
本发明涉及高分子薄膜领域，更具体地说，它涉及一种聚乙烯醇薄膜及其制备方法。
背景技术
聚乙烯醇(简称PVA或PVOH)是一种具有优异的隔氧性、隔油性、耐磨性、耐化学腐蚀性的水溶性高分子聚合物。由其制备的PVA薄膜可广泛应用于食品、医疗、洗涤及纺织品等包装以及农药等有毒物、汽油等特殊物品运输方面。目前常用的PVA薄膜均为溶液成型法，溶液加工成型具有工艺复杂、成本高、能耗高、产量低等缺点，与溶液成型不同，热塑加工成型则具有工艺简单、效率高、成本和能耗低等优点。因此热塑加工成型成为国内外企业和科研院所研究开发的热点。但PVA分子链上具有很多羟基，使其分子内和分子间形成大量氢键，导致其熔融温度与分解温度非常接近，难以塑化，因此对PVA进行改性，降低熔融温度，提高热稳定性能是实现PVA热塑加工成型的必要条件。
公开号为CN109401151A的中国专利公开的一种高品质聚乙烯醇流延膜及其制备方法，其技术要点是：包括以下步骤：a)将一定量的聚乙烯醇、塑化剂及强碱弱酸盐同时加入到双螺杆挤出机中进行熔融加工挤出得到热塑化的聚乙烯醇粒子；b)再将由步骤a)得到的聚乙烯醇粒子加入到单螺杆挤出机中熔融制备聚乙烯醇流延膜；所述强碱弱酸盐中强碱离子为Na+、K+、Li+、Ca2+、Mg2+或Al3+等中的一种或两种以上，弱酸根离子为CO3 2-、HCO3 -、H2PO4 -、HPO4 2-中的一种或两种以上的技术方案。
上述方案中解决了聚乙烯醇流延膜难以热塑加工制备且酸味重的问题，但是该种方式生产出来的薄膜都是浅黄色或淡黄色的，白度较低。
因此需要提出一种新的方案来解决这个问题。
发明内容
本发明的目的就在为了解决上述的问题而提供一种聚乙烯醇薄膜及其制备方法。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种聚乙烯醇薄膜，以质量份数计，包括以下组分：
聚乙烯醇为40～90份；
塑化物为10～40份；
以占聚乙烯醇的重量百分数计，还包括0.1％～1％含量的抗氧剂；其中，所述抗氧剂中阳离子为Na+、K+、Li+、Ca2+或Mg2+中的一种或两种以上，阴离子为HPO3 2-、H2PO2 -、SO3 2-、HS-、S2-或C2O4 2-中的一种或两种以上；且抗氧剂的粒径大小为200nm-4000nm。
本发明进一步设置为：所述塑化物包括增塑剂、润滑剂、相容剂和开口剂，所述增塑剂为10～40份，所述润滑剂为0.1～1份，所述相容剂为0.1～1份，所述开口剂为0.1～1份。
本发明进一步设置为：所述增塑剂为季戊四醇、甘油、聚乙二醇、聚醚和邻苯二甲酸酯类的一种或两种以上。
本发明进一步设置为：所述润滑剂为硬脂酸钠、硬脂酸钙和硬脂酸锌的一种或两种以上。
本发明进一步设置为：所述相容剂为硬脂酸、单双硬脂酸甘油酯、平平加O-25、聚乙二醇6000双硬脂酸、硬脂酸丁脂、聚丙烯接枝马来酸酐中的一种或两种以上。
本发明进一步设置为：所述开口剂为油酸酰胺和芥酸酰胺中的一种。
本发明进一步设置为：所述聚乙烯醇的分子量为5000g/mol-1000000g/mol，且其醇解度以摩尔分数计为50％～99％。
一种聚乙烯醇薄膜的制备方法，包括以下步骤：
1)将聚乙烯醇放入高速混合机中并启动搅拌，然后再将抗氧剂、增塑剂、润滑剂、相容剂和开口剂投入到高速混合机中，在转速为800-1500r/min进行混合20-40min，当物料温度升温至70-80℃时，注入蒸馏水，继续混合3-10min后出料得到混合物料，将混合物料密封保存10-48h，自然降温冷却；
2)将混合物料通过喂料机加入到螺杆挤出机内进行挤出、造粒，其中，喂料机的转速为100-180r/min，螺杆挤出机的螺杆转速为300-550r/min，挤出机的工作温度为80-190℃；
3)采用长径比为1:25的螺杆挤出机对步骤2)得到的颗粒进行吹膜，螺杆挤出机的工作温度为110～200℃；吹膜机吹胀比为1:6～8，牵伸速度为2±0.1米/分钟。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
本发明在薄膜生产过程中添加具有较强还原性的抗氧剂，能起到很好的抗氧化效果，在减少酸味的同时能大大提高该薄膜的白度，使得生产出来的薄膜外观无色透明，不发黄，且加工流动性优异，成型性好。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
【实施例1】
将70份聚乙烯醇(分子量为80000g/mol，醇解度以摩尔分数计为88％)、0.1％亚磷酸钠、25份增塑剂、1份润滑剂、1份相容剂和1份开口剂投入到高速混合机中，在转速为800-1500r/min继续进行混合20-40min，当物料温度升温至70-80℃时，注入蒸馏水，继续混合3-10min后出料得到混合物料，将混合物料密封保存10-48h，自然降温冷却，然后将混合物料通过喂料机加入到挤出机内进行挤出、造粒，得到白色颗粒，其中喂料机的转速为100-180r/min，挤出机的螺杆转速为300-550r/min，挤出机的工作温度为80-190℃；而且采用长径比为1:25的螺杆挤出机对得到的白色颗粒进行吹膜，螺杆挤出机的工作温度为110～200℃；吹膜机吹胀比为1:6～8，牵伸速度为2±0.1米/分钟，白色粒料经塑化、熔融、挤出、辊输送和牵伸，收卷得到PVA薄膜。所得薄膜白度为92％，酸味明显减少。
【实施例2】
将70份聚乙烯醇(分子量为80000g/mol，醇解度以摩尔分数计为88％)、0.3％亚磷酸钠、25份增塑剂、1份润滑剂、1份相容剂和1份开口剂投入到高速混合机中，在转速为800-1500r/min继续进行混合20-40min，当物料温度升温至70-80℃时，注入蒸馏水，继续混合3-10min后出料得到混合物料，将混合物料密封保存10-48h，自然降温冷却，然后将混合物料通过喂料机加入到挤出机内进行挤出、造粒，得到白色颗粒，其中喂料机的转速为100-180r/min，挤出机的螺杆转速为300-550r/min，挤出机的工作温度为80-190℃；而且采用长径比为1:25的螺杆挤出机对得到的白色颗粒进行吹膜，螺杆挤出机的工作温度为110～200℃；吹膜机吹胀比为1:6～8，牵伸速度为2±0.1米/分钟，白色粒料经塑化、熔融、挤出、辊输送和牵伸，收卷得到PVA薄膜。所得薄膜白度为93.5％，酸味明显减少。
【实施例3】
将70份聚乙烯醇(分子量为80000g/mol，醇解度以摩尔分数计为88％)、0.4％亚磷酸钠、25份增塑剂、1份润滑剂、1份相容剂和1份开口剂投入到高速混合机中，在转速为800-1500r/min继续进行混合20-40min，当物料温度升温至70-80℃时，注入蒸馏水，继续混合3-10min后出料得到混合物料，将混合物料密封保存10-48h，自然降温冷却，然后将混合物料通过喂料机加入到挤出机内进行挤出、造粒，得到白色颗粒，其中喂料机的转速为100-180r/min，挤出机的螺杆转速为300-550r/min，挤出机的工作温度为80-190℃；而且采用长径比为1:25的螺杆挤出机对得到的白色颗粒进行吹膜，螺杆挤出机的工作温度为110～200℃；吹膜机吹胀比为1:6～8，牵伸速度为2±0.1米/分钟，白色粒料经塑化、熔融、挤出、辊输送和牵伸，收卷得到PVA薄膜。所得薄膜白度为96％，酸味明显减少。
【实施例4】
将70份聚乙烯醇(分子量为80000g/mol，醇解度以摩尔分数计为88％)、0.5％亚磷酸钠、25份增塑剂、1份润滑剂、1份相容剂和1份开口剂投入到高速混合机中，在转速为800-1500r/min继续进行混合20-40min，当物料温度升温至70-80℃时，注入蒸馏水，继续混合3-10min后出料得到混合物料，将混合物料密封保存10-48h，自然降温冷却，然后将混合物料通过喂料机加入到挤出机内进行挤出、造粒，得到白色颗粒，其中喂料机的转速为100-180r/min，挤出机的螺杆转速为300-550r/min，挤出机的工作温度为80-190℃；而且采用长径比为1:25的螺杆挤出机对得到的白色颗粒进行吹膜，螺杆挤出机的工作温度为110～200℃；吹膜机吹胀比为1:6～8，牵伸速度为2±0.1米/分钟，白色粒料经塑化、熔融、挤出、辊输送和牵伸，收卷得到PVA薄膜。所得薄膜白度为94％，酸味明显减少。
【实施例5】
将70份聚乙烯醇(分子量为80000g/mol，醇解度以摩尔分数计为88％)、0.7％亚磷酸钠、25份增塑剂、1份润滑剂、1份相容剂和1份开口剂投入到高速混合机中，在转速为800-1500r/min继续进行混合20-40min，当物料温度升温至70-80℃时，注入蒸馏水，继续混合3-10min后出料得到混合物料，将混合物料密封保存10-48h，自然降温冷却，然后将混合物料通过喂料机加入到挤出机内进行挤出、造粒，得到白色颗粒，其中喂料机的转速为100-180r/min，挤出机的螺杆转速为300-550r/min，挤出机的工作温度为80-190℃；而且采用长径比为1:25的螺杆挤出机对得到的白色颗粒进行吹膜，螺杆挤出机的工作温度为110～200℃；吹膜机吹胀比为1:6～8，牵伸速度为2±0.1米/分钟，白色粒料经塑化、熔融、挤出、辊输送和牵伸，收卷得到PVA薄膜。所得薄膜白度为92.5％，酸味明显减少。
【实施例6】
将85份聚乙烯醇(分子量为80000g/mol，醇解度以摩尔分数计为88％)、0.1％亚磷酸钠、25份增塑剂、1份润滑剂、1份相容剂和1份开口剂投入到高速混合机中，在转速为800-1500r/min继续进行混合20-40min，当物料温度升温至70-80℃时，注入蒸馏水，继续混合3-10min后出料得到混合物料，将混合物料密封保存10-48h，自然降温冷却，然后将混合物料通过喂料机加入到挤出机内进行挤出、造粒，得到白色颗粒，其中喂料机的转速为100-180r/min，挤出机的螺杆转速为300-550r/min，挤出机的工作温度为80-190℃；而且采用长径比为1:25的螺杆挤出机对得到的白色颗粒进行吹膜，螺杆挤出机的工作温度为110～200℃；吹膜机吹胀比为1:6～8，牵伸速度为2±0.1米/分钟，白色粒料经塑化、熔融、挤出、辊输送和牵伸，收卷得到PVA薄膜。所得薄膜白度为91.5％，酸味明显减少。
【实施例7】
将85份聚乙烯醇(分子量为80000g/mol，醇解度以摩尔分数计为88％)、0.3％亚磷酸钠、25份增塑剂、1份润滑剂、1份相容剂和1份开口剂投入到高速混合机中，在转速为800-1500r/min继续进行混合20-40min，当物料温度升温至70-80℃时，注入蒸馏水，继续混合3-10min后出料得到混合物料，将混合物料密封保存10-48h，自然降温冷却，然后将混合物料通过喂料机加入到挤出机内进行挤出、造粒，得到白色颗粒，其中喂料机的转速为100-180r/min，挤出机的螺杆转速为300-550r/min，挤出机的工作温度为80-190℃；而且采用长径比为1:25的螺杆挤出机对得到的白色颗粒进行吹膜，螺杆挤出机的工作温度为110～200℃；吹膜机吹胀比为1:6～8，牵伸速度为2±0.1米/分钟，白色粒料经塑化、熔融、挤出、辊输送和牵伸，收卷得到PVA薄膜。所得薄膜白度为94％，酸味明显减少。
【实施例8】
将85份聚乙烯醇(分子量为80000g/mol，醇解度以摩尔分数计为88％)、0.4％亚磷酸钠、25份增塑剂、1份润滑剂、1份相容剂和1份开口剂投入到高速混合机中，在转速为800-1500r/min继续进行混合20-40min，当物料温度升温至70-80℃时，注入蒸馏水，继续混合3-10min后出料得到混合物料，将混合物料密封保存10-48h，自然降温冷却，然后将混合物料通过喂料机加入到挤出机内进行挤出、造粒，得到白色颗粒，其中喂料机的转速为100-180r/min，挤出机的螺杆转速为300-550r/min，挤出机的工作温度为80-190℃；而且采用长径比为1:25的螺杆挤出机对得到的白色颗粒进行吹膜，螺杆挤出机的工作温度为110～200℃；吹膜机吹胀比为1:6～8，牵伸速度为2±0.1米/分钟，白色粒料经塑化、熔融、挤出、辊输送和牵伸，收卷得到PVA薄膜。所得薄膜白度为95.5％，酸味明显减少。
【实施例9】
将85份聚乙烯醇(分子量为80000g/mol，醇解度以摩尔分数计为88％)、0.5％亚磷酸钠、25份增塑剂、1份润滑剂、1份相容剂和1份开口剂投入到高速混合机中，在转速为800-1500r/min继续进行混合20-40min，当物料温度升温至70-80℃时，注入蒸馏水，继续混合3-10min后出料得到混合物料，将混合物料密封保存10-48h，自然降温冷却，然后将混合物料通过喂料机加入到挤出机内进行挤出、造粒，得到白色颗粒，其中喂料机的转速为100-180r/min，挤出机的螺杆转速为300-550r/min，挤出机的工作温度为80-190℃；而且采用长径比为1:25的螺杆挤出机对得到的白色颗粒进行吹膜，螺杆挤出机的工作温度为110～200℃；吹膜机吹胀比为1:6～8，牵伸速度为2±0.1米/分钟，白色粒料经塑化、熔融、挤出、辊输送和牵伸，收卷得到PVA薄膜。所得薄膜白度为93.5％，酸味明显减少。
【实施例10】
将85份聚乙烯醇(分子量为80000g/mol，醇解度以摩尔分数计为88％)、0.7％亚磷酸钠、25份增塑剂、1份润滑剂、1份相容剂和1份开口剂投入到高速混合机中，在转速为800-1500r/min继续进行混合20-40min，当物料温度升温至70-80℃时，注入蒸馏水，继续混合3-10min后出料得到混合物料，将混合物料密封保存10-48h，自然降温冷却，然后将混合物料通过喂料机加入到挤出机内进行挤出、造粒，得到白色颗粒，其中喂料机的转速为100-180r/min，挤出机的螺杆转速为300-550r/min，挤出机的工作温度为80-190℃；而且采用长径比为1:25的螺杆挤出机对得到的白色颗粒进行吹膜，螺杆挤出机的工作温度为110～200℃；吹膜机吹胀比为1:6～8，牵伸速度为2±0.1米/分钟，白色粒料经塑化、熔融、挤出、辊输送和牵伸，收卷得到PVA薄膜。所得薄膜白度为93％，酸味明显减少。
由以上实施例和比较例数据可以看出，本发明在薄膜生产过程中添加具有较强还原性的抗氧剂，能起到很好的抗氧化效果，在减少酸味的同时能大大提高该薄膜的白度，使得生产出来的薄膜外观无色透明，不发黄，且加工流动性优异，成型性好。
聚乙烯醇为聚乙烯醇0588、聚乙烯醇1788和聚乙烯醇2488中的两种或三种，利用这三种的不同配比，可以均衡薄膜的各项性能，增塑剂为季戊四醇、甘油、聚乙二醇、聚醚和邻苯二甲酸酯类的一种或两种以上，润滑剂为硬脂酸钠、硬脂酸钙和硬脂酸锌的一种或两种以上，相容剂为硬脂酸、单双硬脂酸甘油酯、平平加O-25、聚乙二醇6000双硬脂酸、硬脂酸丁脂、聚丙烯接枝马来酸酐中的一种，开口剂为油酸酰胺和芥酸酰胺中的一种。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种聚乙烯醇薄膜，以质量份数计，包括以下组分：
聚乙烯醇为40～90份；
塑化物为10～40份；
其特征在于,以占聚乙烯醇的重量百分数计，还包括0.1％～1％含量的抗氧剂；其中，所述抗氧剂中阳离子为Na+、K+、Li+、Ca2+或Mg2+中的一种或两种以上，阴离子为HPO3 2-、H2PO2 -、SO3 2-、HS-、S2-或C2O4 2-中的一种或两种以上；且抗氧剂的粒径大小为200nm-4000nm。
2.根据权利要求1所述的一种聚乙烯醇薄膜，其特征在于，所述塑化物包括增塑剂、润滑剂、相容剂和开口剂，所述增塑剂为10～40份，所述润滑剂为0.1～1份，所述相容剂为0.1～1份，所述开口剂为0.1～1份。
3.根据权利要求2所述的一种聚乙烯醇薄膜，其特征在于，所述增塑剂为季戊四醇、甘油、聚乙二醇、聚醚和邻苯二甲酸酯类的一种或两种以上。
4.根据权利要求2所述的一种聚乙烯醇薄膜，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸钠、硬脂酸钙和硬脂酸锌的一种或两种以上。
5.根据权利要求2所述的一种聚乙烯醇薄膜，其特征在于，所述相容剂为硬脂酸、单双硬脂酸甘油酯、平平加O-25、聚乙二醇6000双硬脂酸、硬脂酸丁脂、聚丙烯接枝马来酸酐中的一种或两种以上。
6.根据权利要求2所述的一种聚乙烯醇薄膜，其特征在于，所述开口剂为油酸酰胺和芥酸酰胺中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种聚乙烯醇薄膜，其特征在于，所述聚乙烯醇的分子量为5000g/mol-1000000g/mol，且其醇解度以摩尔分数计为50％～99％。
8.根据权利要求1所述的一种聚乙烯醇薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将聚乙烯醇放入高速混合机中并启动搅拌，然后再将抗氧剂、增塑剂、润滑剂、相容剂和开口剂投入到高速混合机中，在转速为800-1500r/min进行混合20-40min，当物料温度升温至70-80℃时，注入蒸馏水，继续混合3-10min后出料得到混合物料，将混合物料密封保存10-48h，自然降温冷却；
2)将混合物料通过喂料机加入到螺杆挤出机内进行挤出、造粒，其中，喂料机的转速为100-180r/min，螺杆挤出机的螺杆转速为300-550r/min，挤出机的工作温度为80-190℃；
3)采用长径比为1:25的螺杆挤出机对步骤2)得到的颗粒进行吹膜，螺杆挤出机的工作温度为110～200℃；吹膜机吹胀比为1:6～8，牵伸速度为2±0.1米/分钟。
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