CN113929949A - 一种改性pva涂布膜及其制备方法 - Google Patents

一种改性pva涂布膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种改性PVA涂布膜及其制备方法，包括由基膜，功能底涂层，PVA涂布层组成。本发明的有益效果是：功能底涂层以丙烯酸酯共聚物与无机材料相结合，通过功能单体形成的交联结构，限制分子链段运动，减少自由体积，减少或闭塞氧气分子的扩散路径，然后再将无机材料填充在固化后分子链段的间隙中，进一步缩小自由体积，同时延长水蒸气分子的扩散路径，同时也提高了对水蒸气分子的阻隔，此外，功能底涂层与PVA涂层相容性好，也有很强的结合力，其作为底涂层使用不仅可以提高PVA涂布膜的氧气和水蒸气的阻隔能力，也可以改善PVA涂层对基材的附着力，极大地提升了PVA膜的应用领域。

Description

一种改性PVA涂布膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种改性PVA涂布膜及其制备方法。
背景技术
PE，PP，PET，NY，OPP，PA等基膜以其优异的密封性、透明性、耐高温性和抗拉强度而著称，可满足大多数包装要求。近年来，它已成为食品、医药和化妆品领域的重要包装材料。因此，对基膜的高性能和新功能性的需求正在增长，特别是氧气的阻隔性能。由于涂层具有合成工艺简单、设备要求不复杂、功能多样和与基材的良好粘合性，涂层是提高基膜性能最快捷和实际的方法之一。有鉴于此，本发明提供了一种改性PVA涂布膜及其制备方法来提高基膜的性能。
发明内容
本发明的目的一在于公开一种改性PVA涂布膜，功能底涂层以丙烯酸酯共聚物与无机材料相结合，通过功能单体形成的交联结构，限制分子链段运动，减少自由体积，减少或闭塞氧气分子的扩散路径，然后再将无机材料填充在固化后分子链段的间隙中，进一步缩小自由体积，同时延长水蒸气分子的扩散路径，同时也提高了对水蒸气分子的阻隔，此外，PVA涂布层是以乙烯基单体合成的长碳链聚合物，同时含有大量的酯基和极性基团，以酯类和酮类为溶剂，与基材都有良好的结合力，功能底涂层与PVA涂层相容性好，也有很强的结合力，其作为底涂层使用不仅可以提高PVA涂布膜的氧气和水蒸气的阻隔能力，也可以改善PVA涂层对基材的附着力，极大地提升了PVA膜的应用领域。
为实现上述目的，本发明提供了一种改性PVA涂布膜，包括由基膜，功能底涂层，PVA涂布层组成。
在一些实施方式中，所述功能底涂层由如下组分及重量份数组成：丙烯酸酯硬单体30-65份，丙烯酸酯软单体5-20份，前交联单体0.2-1.5份，后交联单体5-25份。
在一些实施方式中，所述功能底涂层由如下组分及重量份数组成：丙烯酸酯硬单体30-65份，丙烯酸酯软单体5-20份，前交联单体0.2-1.5份，后交联单体5-25份，第二功能物质0.01-15份。
在一些实施方式中，所述丙烯酸酯硬单体为甲基丙烯酸甲酯，苯乙烯，丙烯酸异冰片酯，醋酸乙烯酯，甲基丙烯酸异冰片酯中的一种或多种；所述丙烯酸酯软单体为丙烯酸甲酯，丙烯酸乙酯，丙烯酸丁酯，丙烯酸异辛酯中的一种或多种；所述前交联单体为二乙烯基苯，四甲基环四硅氧烷，马来酸二烯丙酯中的一种或多种；所述后交联单体为丙烯酸，甲基丙烯酸，丙烯酸羟乙酯，甲基丙烯酸羟乙酯，丙烯酸羟丙酯，丁烯二醇，顺丁烯二酸，反丁烯二酸，顺丁烯二酸肝中的一种或多种。
在一些实施方式中，所述第二功能物质包括纳米无机粉体，所述纳米无机粉体为纳米二氧化硅，纳米二氧化钛，纳米氧化铝，纳米蒙脱土，蒙脱土，硅藻土，氧化石墨烯，正硅酸四甲酯，正硅酸四乙酯，正硅酸四丙酯和正硅酸四丁酯水解产物，虫胶中的一种或多种。
在一些实施方式中，所述第二功能物质还包括固化剂，所述固化剂为金属酸酯，金属螯合物，金属盐，异氰酸酯，有机硅烷，聚碳化二亚胺，乙烯亚胺，丙烯亚胺，环氧树脂，氨基树脂中的一种或多种。
在一些实施方式中，所述固化剂用量为丙烯酸酯单体用量的0.5-10％。
在一些实施方式中，所述PVA为1488，1499，1788，1799，2088，2099，2488，2499中的一种或多种。
在一些实施方式中，所述基膜为pe，pp，pet，ny，opp，pa及其复合膜中的一种。
本发明的目的二在于公开一种改性PVA涂布膜的制备方法，用以制备一种对氧气和水蒸气的阻隔能力强，PVA涂层对基材的附着力佳的PVA涂布膜，极大地提升了PVA膜的应用领域。
为实现上述目的，本发明提供了一种改性PVA涂布膜的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：配制功能底涂层涂料和PVA涂布层涂料，涂料粘度均为300-1000cps；
步骤二：采用微凹逆涂的涂布方式，将功能底涂层涂料均匀涂布在基膜上，网纹目数为100-200目，线速比为0.7-1.6；
步骤三：涂布膜经烘箱干燥，干燥温度为130-200℃，干燥时长为15-75s；
步骤四：再采用常规涂布方式涂布PVA涂布层涂料；
步骤五：改性PVA涂布膜经烘箱干燥，干燥温度为100-150℃，干燥时长20-70s；
步骤六：收卷放入熟化室熟化0.5-6d，熟化温度为40-60℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：功能底涂层以丙烯酸酯共聚物与无机材料相结合，通过功能单体形成的交联结构，限制分子链段运动，减少自由体积，减少或闭塞氧气分子的扩散路径，然后再将无机材料填充在固化后分子链段的间隙中，进一步缩小自由体积，同时延长水蒸气分子的扩散路径，同时也提高了对水蒸气分子的阻隔，此外，PVA涂布层是以乙烯基单体合成的长碳链聚合物，同时含有大量的酯基和极性基团，以酯类和酮类为溶剂，与基材都有良好的结合力，功能底涂层与PVA涂层相容性好，也有很强的结合力，其做为底涂层使用不仅可以提高PVA涂布膜的氧气和水蒸气的阻隔能力，也可以改善PVA涂层对基材的附着力，极大地提升了PVA膜的应用领域。
具体实施方式
下面结合各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
实施例一：
本实施例公开了一种改性PVA涂布膜，其包括由基膜，功能底涂层，PVA涂布层组成。其中，基膜为OPP膜；功能底涂层为自由基聚合将苯乙烯75g，丙烯酸乙酯19.8g，二乙烯基苯0.2g，丙烯酸羟乙酯5g合成丙烯酸酯高氧气阻隔涂料，再加入0.5g异氰酸酯和0.2g纳米二氧化硅，搅拌分散均匀制成；PVA涂布层为PVA1788溶解配置成涂布液。
本实施例还公开了一种改性PVA涂布膜的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：配制功能底涂层涂料和PVA涂布层涂料，涂料粘度均为300cps；
步骤二：采用微凹逆涂的涂布方式，将功能底涂层涂料均匀涂布在OPP膜上，网纹目数为100目，线速比为0.7；
步骤三：涂布膜经烘箱干燥，干燥温度为130℃，干燥时长为75s；
步骤四：再采用常规涂布方式涂布PVA涂布层涂料；
步骤五：改性PVA涂布膜经烘箱干燥，干燥温度为100℃，干燥时长70s；
步骤六：收卷放入熟化室熟化6d，熟化温度为40℃。
实施例二：
本实施例公开了一种改性PVA涂布膜，其包括由基膜，功能底涂层，PVA涂布层组成。其中，基膜为PA膜；功能底涂层为自由基聚合将60g醋酸乙烯酯，20g丙烯酸丁酯，5g马来酸二烯丙酯，15g甲基丙烯酸合成丙烯酸酯高氧气阻隔涂料，加入3g正硅酸四丁酯溶胶凝胶产物和10g环氧树脂，均匀搅拌分散制成；PVA涂布层为PVA2488溶解配置成涂布液。
本实施例还公开了一种改性PVA涂布膜的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：配制功能底涂层涂料和PVA涂布层涂料，涂料粘度均为1000cps；
步骤二：采用微凹逆涂的涂布方式，将功能底涂层涂料均匀涂布在PA膜上，网纹目数为200目，线速比为1.6；
步骤三：涂布膜经烘箱干燥，干燥温度为180℃，干燥时长为45s；
步骤四：再采用常规涂布方式涂布PVA涂布层涂料；
步骤五：改性PVA涂布膜经烘箱干燥，干燥温度为140℃，干燥时长40s；
步骤六：收卷放入熟化室熟化3d，熟化温度为50℃。
实施例三：
本实施例公开了一种改性PVA涂布膜，其包括由基膜，功能底涂层，PVA涂布层组成。其中，基膜为PET膜；功能底涂层为自由基聚合将53g甲基丙烯酸甲酯，20g丙烯酸甲酯，2g四甲基环四硅氧烷，25g顺丁烯二酸合成丙烯酸酯高氧气阻隔涂料，加入0.05g氧化石墨烯和5g金属盐，均匀搅拌分散制成；PVA涂布层为PVA1799溶解配置成涂布液。
本实施例还公开了一种改性PVA涂布膜的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：配制功能底涂层涂料和PVA涂布层涂料，涂料粘度均为600cps；
步骤二：采用微凹逆涂的涂布方式，将功能底涂层涂料均匀涂布在PET膜上，网纹目数为160目，线速比为1.2；
步骤三：涂布膜经烘箱干燥，干燥温度为200℃，干燥时长为15s；
步骤四：再采用常规涂布方式涂布PVA涂布层涂料；
步骤五：改性PVA涂布膜经烘箱干燥，干燥温度为150℃，干燥时长20s；
步骤六：收卷放入熟化室熟化0.5d，熟化温度为60℃。
实施例四：
本实施例公开了一种改性PVA涂布膜，其包括由基膜，功能底涂层，PVA涂布层组成。其中，基膜为OPP膜；功能底涂层为自由基聚合将30g甲基丙烯酸甲酯，20g丙烯酸甲酯，1.5g马来酸二烯丙酯，25g顺丁烯二酸合成丙烯酸酯高氧气阻隔涂料，加入15g虫胶和8.5g有机硅烷，均匀搅拌分散制成；PVA涂布层为PVA1499溶解配置成涂布液。
本实施例还公开了一种改性PVA涂布膜的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：配制功能底涂层涂料和PVA涂布层涂料，涂料粘度均为450cps；
步骤二：采用微凹逆涂的涂布方式，将功能底涂层涂料均匀涂布在PET膜上，网纹目数为140目，线速比为1.4；
步骤三：涂布膜经烘箱干燥，干燥温度为190℃，干燥时长为20s；
步骤四：再采用常规涂布方式涂布PVA涂布层涂料；
步骤五：改性PVA涂布膜经烘箱干燥，干燥温度为140℃，干燥时长30s；
步骤六：收卷放入熟化室熟化1d，熟化温度为55℃。
实施例五：
本实施例公开了一种改性PVA涂布膜，其包括由基膜，功能底涂层，PVA涂布层组成。其中，基膜为PA膜；功能底涂层为自由基聚合将45g甲基丙烯酸甲酯，15g丙烯酸乙酯，1g四甲基环四硅氧烷，20g反丁烯二酸合成丙烯酸酯高氧气阻隔涂料，加入10g正硅酸四乙酯和9g氨基树脂，均匀搅拌分散制成；PVA涂布层为PVA1488溶解配置成涂布液。
本实施例还公开了一种改性PVA涂布膜的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：配制功能底涂层涂料和PVA涂布层涂料，涂料粘度均为700cps；
步骤二：采用微凹逆涂的涂布方式，将功能底涂层涂料均匀涂布在PET膜上，网纹目数为120目，线速比为1.0；
步骤三：涂布膜经烘箱干燥，干燥温度为180℃，干燥时长为30s；
步骤四：再采用常规涂布方式涂布PVA涂布层涂料；
步骤五：改性PVA涂布膜经烘箱干燥，干燥温度为120℃，干燥时长50s；
步骤六：收卷放入熟化室熟化2.5d，熟化温度为50℃。
实施例六：
本实施例公开了一种改性PVA涂布膜，其包括由基膜，功能底涂层，PVA涂布层组成。其中，基膜为PET膜；功能底涂层为自由基聚合将60g苯乙烯，20g丙烯酸丁酯，0.8g二乙烯基苯，15g丙烯酸羟丙酯合成丙烯酸酯高氧气阻隔涂料，加入1g硅藻土和3.2g金属螯合物，均匀搅拌分散制成；PVA涂布层为PVA2088溶解配置成涂布液。
本实施例还公开了一种改性PVA涂布膜的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：配制功能底涂层涂料和PVA涂布层涂料，涂料粘度均为850cps；
步骤二：采用微凹逆涂的涂布方式，将功能底涂层涂料均匀涂布在PET膜上，网纹目数为140目，线速比为1.3；
步骤三：涂布膜经烘箱干燥，干燥温度为140℃，干燥时长为65s；
步骤四：再采用常规涂布方式涂布PVA涂布层涂料；
步骤五：改性PVA涂布膜经烘箱干燥，干燥温度为110℃，干燥时长55s；
步骤六：收卷放入熟化室熟化5d，熟化温度为45℃。
对比例一PVA1788涂布液直接涂布在OPP膜上。
对比例二OPP膜。
对比例三PVA2488涂布液直接涂布在PA膜上。
对比例四PA膜。
对比例五PVA1799涂布液直接在PET膜上。
对比例六PET膜。
测试方法：将实施例一～六，对比例一～六获得的涂布膜，采用压制法经由设备测试其氧气透过率。氧气透过率单位为cm3/m2·24h·0.1MPa，测试数值越低表明氧气阻隔能力越强。测试结果如下表：
Figure BDA0003361516560000071
Figure BDA0003361516560000081
观察可知，实施例一～六的涂布膜对氧气和水蒸气阻隔能力更强，PVA涂层与基材附着力更好。分析原因为：本发明中，功能底涂层以丙烯酸酯共聚物与无机材料相结合，通过功能单体形成的交联结构，限制分子链段运动，减少自由体积，减少或闭塞氧气分子的扩散路径，然后再将无机材料填充在固化后分子链段的间隙中，进一步缩小自由体积，同时延长水蒸气分子的扩散路径，同时也提高了对水蒸气分子的阻隔，此外，PVA涂布层是以乙烯基单体合成的长碳链聚合物，同时含有大量的酯基和极性基团，以酯类和酮类为溶剂，与基材都有良好的结合力，功能底涂层与PVA涂层相容性好，也有很强的结合力，其作为底涂层使用不仅可以提高PVA涂布膜的氧气和水蒸气的阻隔能力，也可以改善PVA涂层对基材的附着力，极大地提升了PVA膜的应用领域。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种改性PVA涂布膜，其特征在于，包括由基膜，功能底涂层，PVA涂布层组成。
2.根据权利要求1所述的改性PVA涂布膜，其特征在于，所述功能底涂层由如下组分及重量份数组成：丙烯酸酯硬单体30-65份，丙烯酸酯软单体5-20份，前交联单体0.2-1.5份，后交联单体5-25份。
3.根据权利要求1所述的改性PVA涂布膜，其特征在于，所述功能底涂层由如下组分及重量份数组成：丙烯酸酯硬单体30-65份，丙烯酸酯软单体5-20份，前交联单体0.2-1.5份，后交联单体5-25份，第二功能物质0.01-15份。
4.根据权利要求2或3所述的改性PVA涂布膜，其特征在于，所述丙烯酸酯硬单体为甲基丙烯酸甲酯，苯乙烯，丙烯酸异冰片酯，醋酸乙烯酯，甲基丙烯酸异冰片酯中的一种或多种；所述丙烯酸酯软单体为丙烯酸甲酯，丙烯酸乙酯，丙烯酸丁酯，丙烯酸异辛酯中的一种或多种；所述前交联单体为二乙烯基苯，四甲基环四硅氧烷，马来酸二烯丙酯中的一种或多种；所述后交联单体为丙烯酸，甲基丙烯酸，丙烯酸羟乙酯，甲基丙烯酸羟乙酯，丙烯酸羟丙酯，丁烯二醇，顺丁烯二酸，反丁烯二酸，顺丁烯二酸肝中的一种或多种。
5.根据权利要求3所述的改性PVA涂布膜，其特征在于，所述第二功能物质包括纳米无机粉体，所述纳米无机粉体为纳米二氧化硅，纳米二氧化钛，纳米氧化铝，纳米蒙脱土，蒙脱土，硅藻土，氧化石墨烯，正硅酸四甲酯，正硅酸四乙酯，正硅酸四丙酯和正硅酸四丁酯水解产物，虫胶中的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的改性PVA涂布膜，其特征在于，所述第二功能物质还包括固化剂，所述固化剂为金属酸酯，金属螯合物，金属盐，异氰酸酯，有机硅烷，聚碳化二亚胺，乙烯亚胺，丙烯亚胺，环氧树脂，氨基树脂中的一种或多种。
7.根据权利要求6所述的改性PVA涂布膜，其特征在于，所述固化剂用量为丙烯酸酯单体用量的0.5-10％。
8.根据权利要求1所述的改性PVA涂布膜，其特征在于，所述PVA为1488，1499，1788，1799，2088，2099，2488，2499中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的改性PVA涂布膜，其特征在于，所述基膜为pe，pp，pet，ny，opp，pa及其复合膜中的一种。
10.一种改性PVA涂布膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：配制功能底涂层涂料和PVA涂布层涂料，涂料粘度均为300-1000cps；
步骤二：采用微凹逆涂的涂布方式，将功能底涂层涂料均匀涂布在基膜上，网纹目数为100-200目，线速比为0.7-1.6；
步骤三：涂布膜经烘箱干燥，干燥温度为130-200℃，干燥时长为15-75s；
步骤四：再采用常规涂布方式涂布PVA涂布层涂料；
步骤五：改性PVA涂布膜经烘箱干燥，干燥温度为100-150℃，干燥时长20-70s；
步骤六：收卷放入熟化室熟化0.5-6d，熟化温度为40-60℃。
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