CN113480820A - 一种pva高阻隔复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种PVA高阻隔复合材料及其制备方法，由以下按照重量份数计的原材料组成：聚乙烯醇PVA 65‑85份，乙烯基共聚物10‑20份，乙烯‑醋酸乙烯共聚物EVA 5‑15份，抗氧剂0.1‑0.4份，所述PVA的聚合度1700‑2700，醇解度80‑90％，所述乙烯基共聚物为乙烯‑丙烯酸共聚物EAA、乙烯‑丙烯酸甲酯共聚物EMA或者乙烯‑丙烯酸丁酯共聚物EBA。本发明生产方便，成本低廉，能够良好的代替EVOH。

Description

一种PVA高阻隔复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种阻隔材料，具体地说是一种PVA高阻隔复合材料及其制备方法。
背景技术
聚乙烯醇(PVA)是聚醋酸乙烯酯水解的产物，是一种无味、无毒的合成高分子，有片状、絮状或粉末状固体三种形态，分子结构比较规整，是一种半结晶性聚合物。随着PVA的结构、醇解度和聚合度的不同，使得它具有多样化的性质。如良好的阻隔性、生物降解性、溶解性等，广泛应用于食品包装、洗涤包装和化学品包装。
PVA在干态下的O2透过率小于0.05cm3·um/m2·24h·kPa，是一种阻隔性比肩EVOH(乙烯-乙烯醇共聚物)的高阻隔材料。但由于PVA的分子结构中存在大量的羟基，PVA的吸湿性极强，在95％湿度条件下，PVA的O2透过率会急剧增大2000倍以上，丧失原有的高阻隔特性；另一方面，分子中大量的羟基导致PVA分子间以及分子内形成大量氢键，致使其熔点和分解温度非常接近，熔融后熔体强度低，使得传统的吹塑成型加工操作难度很大。EVOH的价格相对昂贵，导致使用成本较高，增加了生产成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种PVA高阻隔复合材料及其制备方法，降低成本，能够用于替换EVOH材料。
为了解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：
一种PVA高阻隔复合材料，由以下按照重量份数计的原材料组成：聚乙烯醇PVA65-85份，乙烯基共聚物10-20份，乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA5-15份，抗氧剂0.1-0.4份。
所述PVA的聚合度1700-2700，醇解度80-90％。
所述乙烯基共聚物为乙烯-丙烯酸共聚物EAA、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物EMA或者乙烯-丙烯酸丁酯共聚物EBA。
所述乙烯基共聚物的官能团为
Figure BDA0003190048700000011
所述乙烯基共聚物的MI＝0.5-10.0g/10min。
所述EVA中的VA含量在8-22％，MI＝1.5-4.5g/10min。
所述PVA高阻隔复合材料包括以下按照重量份数计的原材料：聚乙烯醇PVA 65-85份，乙烯基共聚物10-20份，乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA5-15份，抗氧剂0.1-0.4份。
一种PVA高阻隔复合材料，包括以下步骤：
按照预设的用量比，将PVA、乙烯基共聚物、EVA混合搅拌均匀，得到预配料，乙烯基共聚物具有官能团为
Figure BDA0003190048700000021
再往预配料中加入抗氧剂并搅拌均匀，然后挤出造粒，得到PVA高阻隔复合材料。
本发明通过对PVA加入具有特定官能团的烯烃类共聚物，改善PVA材料原有的吹塑成型困难的问题，并且PVA含量在设定范围之内时，该合金材料的O2透过率可以控制在0.1cm3·um/m2·24h·kPa以内，阻隔性能优良，且烯烃类材料的引入降低了复合材料的羟基密度，削弱了分子间及分子内的氢键，吸湿性有了明显改善，95％湿度条件下O2透过率增大幅度不足200倍，成本低廉，能够较为良好的用于替代EVOH。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
一种PVA高阻隔复合材料，由以下按照重量份数计的原材料组成：聚乙烯醇PVA65-85份，乙烯基共聚物10-20份，乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA5-15份，抗氧剂0.1-0.4份。
所述PVA的聚合度1700-2700，醇解度80-90％。所述乙烯基共聚物为乙烯-丙烯酸共聚物EAA、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物EMA或者乙烯-丙烯酸丁酯共聚物EBA。
所述乙烯基共聚物的官能团为
Figure BDA0003190048700000022
所述乙烯基共聚物的MI＝0.5-10.0g/10min。利用乙烯基共聚物优良的加工特性，改善PVA材料原有的吹塑成型困难的问题。经测试，在PVA含量处于设定范围之内时，该合金材料的O2透过率可以控制在0.1cm3·um/m2·24h·kPa以内，阻隔性能优良，且乙烯基共聚物的引入降低了复合材料的羟基密度，削弱了分子间及分子内的氢键，吸湿性有了明显改善，95％湿度条件下O2透过率增大幅度不足200倍，成本低廉，是EVOH的理想替代品。
所述EVA中的VA含量在8-22％，MI＝1.5-4.5g/10min。
对于各组分的具体出处，PVA采用中国石油化工有限公司生产的1788型号材料；中国石化集团重庆川维化工有限公司生产的1788型号材料。
EMA/EBA/EAA采用美国陶氏化学公司生产的AC 1125、AC 3135、2002型号，或法国阿科玛公司生产的29MA03、17BA04型号材料。
EVA采用中国石油化工有限公司公司生产的EVA14-2型号材料，或者台塑集团生产的7350M型号材料，或者埃克森美孚公司生产的FL 00212型号材料。
上述中，PVA设定有特定的范围，当其含量大于85％时，吹膜加工工艺难于控制，加工窗口温度窄，膜面瑕疵较多，吸湿后O2透过率增幅也变大；当其含量小于65％时，复合材料的O2透过率显著提高，整体水平与PA6薄膜较为相似，无法达到高阻隔材料的技术指标要求。
实施例一
一种PVA高阻隔复合材料，由以下按照重量份数计的原材料组成：聚乙烯醇PVA 70份，EMA20份，乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA 10份，抗氧剂0.2份，通过混合制成高阻隔复合材料。
实施例二
一种PVA高阻隔复合材料，由以下按照重量份数计的原材料组成：聚乙烯醇PVA 75份，EMA 15份，乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA 10份，抗氧剂0.2份，通过混合制成高阻隔复合材料。
实施例三
一种PVA高阻隔复合材料，由以下按照重量份数计的原材料组成：聚乙烯醇PVA 80份，EMA 10份，乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA 10份，抗氧剂0.2份，通过混合制成高阻隔复合材料。
对比例一
一种PVA高阻隔复合材料，由以下按照重量份数计的原材料组成：聚乙烯醇PVA 60份，EMA 20份，乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA 15份，抗氧剂0.2份，通过混合制成高阻隔复合材料。
对比例二
一种PVA高阻隔复合材料，由以下按照重量份数计的原材料组成：聚乙烯醇PVA 90份，EMA 10份，乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA 5份，抗氧剂0.2份，通过混合制成高阻隔复合材料。
以上五个实施例/对比例中，PVA采用的是中国石化集团重庆川维化工有限公司生产的1788型号材料，EMA采用的是法国阿科玛公司生产的29MA03型号材料，EVA采用的台塑集团生产的7350M型号材料。
下面将上述五个实施例/对比例得到的材料的特性用下表对比：
Figure BDA0003190048700000041
由上表可看出，各组分在上述的配比范围内时(PVA含量介于65-85％之间时)，综合性能可处在一个较为理想的状态。
而且，从对比例一和对比例二中可看出，当PVA含量低于本发明限定的65份时，O2透过率急剧增大，将会丧失原有的高阻隔特性；而当PVA含量高于限定的85份时，吹塑加工会变得较为困难，在高湿度条件下，也会导致O2透过率急剧上升。也可看出，本申请限定的份量比，是经过精确计算和实验的，而不是随意取得的。
需要说明的是，以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种PVA高阻隔复合材料，其特征在于，由以下按照重量份数计的原材料组成：聚乙烯醇PVA 65-85份，乙烯基共聚物10-20份，乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA 5-15份，抗氧剂0.1-0.4份。
2.根据权利要求1所述的PVA高阻隔复合材料，其特征在于，所述PVA的聚合度1700-2700，醇解度80-90％。
3.根据权利要求2所述的PVA高阻隔复合材料，其特征在于，所述乙烯基共聚物为乙烯-丙烯酸共聚物EAA、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物EMA或者乙烯-丙烯酸丁酯共聚物EBA。
4.根据权利要求3述的PVA高阻隔复合材料，其特征在于，所述乙烯基共聚物的官能团为
Figure FDA0003190048690000011
5.根据权利要求4所述的PVA高阻隔复合材料，其特征在于，所述乙烯基共聚物的MI＝0.5-10.0g/10min。
6.根据权利要求5所述的PVA高阻隔复合材料，其特征在于，所述EVA中的VA含量在8-22％，MI＝1.5-4.5g/10min。
7.根据权利要求5所述的PVA高阻隔复合材料，其特征在于，所述PVA高阻隔复合材料包括以下按照重量份数计的原材料：聚乙烯醇PVA65-85份，乙烯基共聚物10-20份，乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA 5-15份，抗氧剂0.1-0.4份。
8.一种根据权利要求1-7中任一项所述的PVA高阻隔复合材料，其特征在于，包括以下步骤：
按照预设的用量比，将PVA、乙烯基共聚物、EVA混合搅拌均匀，得到预配料，乙烯基共聚物具有官能团为
Figure FDA0003190048690000012
再往预配料中加入抗氧剂并搅拌均匀，然后挤出造粒，得到PVA高阻隔复合材料。
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