CN114525699A - 一种pva涂布液和pva纸塑复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种PVA涂布液和PVA纸塑复合材料及其制备方法。本发明所述的一种PVA涂布液，包括以下组分：以聚乙烯醇和水的总质量为100％，其中10‑15％聚乙烯醇、90‑85％水；还包括基于所述聚乙烯醇的质量的以下组分：25‑28％增塑剂、3‑5％乳化剂、5‑7％抗粘剂、1‑3％脱模剂；所述聚乙烯醇为1799、2099、2299、2499中的一种。本发明所述的一种PVA纸塑复合材料，包括纸质基材层和涂布在所述基材层一面或两面的涂层；所述涂层包括所述的一种PVA涂布液。本发明的所述的一种PVA纸塑复合材料，具有优良的阻隔性、耐有机溶剂性、防静电性、可降解性，是一种新型的可降解性环保材料。

Description

一种PVA涂布液和PVA纸塑复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及材料技术领域，特别是涉及一种PVA涂布液和PVA纸塑复合材料及其制备方法。
背景技术
随着时代的发展，现今市场上大量使用的聚乙烯作为包装材料，带来的“白色污染”的问题越来越严重，许多包装材料降解周期长，对环境的压力越来越大。因此，需要研发一种环境友好型的可降解的材料以减少白色污染。
聚乙烯醇(PVA)是可被细菌作为碳源和能源利用的乙烯基聚合物，在细菌和酶的作用下，46天可降解75％，属于一种生物可降解高分子材料。聚乙烯醇(PVA)是公认的全降解材料，生物降解，降解周期49天，环境中存在以聚乙烯醇(PVA)为碳源的微生物，降解最终产物为二氧化碳和水。而其他的生物降解材料降解周期约在6个月以上，因此有必要开发一种聚乙烯醇(PVA)的可降解的环境友好型材料，以满足时代需求。
发明内容
基于此，本发明的目的在于，提供一种PVA涂布液，其具有高密封性能，防渗透性，热封性以及可降解性的优点。
一种PVA涂布液，包括以下组分：以聚乙烯醇和水的总质量为100％，其中10-15％聚乙烯醇、90-85％水；
还包括基于所述聚乙烯醇的质量的以下组分：25-28％增塑剂、3-5％乳化剂、5-7％抗粘剂、1-3％脱模剂；
所述聚乙烯醇为1799、2099、2299、2499中的一种。
聚乙烯醇(PVA)是一种水溶性聚合物，可完全降解，具有良好的成膜性、热封性，极好的透明度和光泽性，较大的拉伸强度和撕裂强度，良好的耐油性能，极好的气体阻隔性，是一种优良的包装原料，聚乙烯醇(PVA)是一种理想的绿色环保材料，被广泛应用于包装材料。本发明的PVA涂布液，采用聚乙烯醇和增塑剂、乳化剂、抗粘剂、脱模剂等复配而成，由于聚乙烯醇是可以降解的环保型高分子材料，因而采用聚乙烯醇制成的PVA涂布液能够有效提高环保可降解性；聚乙烯醇采用1799、2099、2299、2499中的一种，上述型号的聚乙烯醇能够完全醇解且聚合度适中，而不完全醇解的聚乙烯醇由于常温下会大量水溶，不太适合用于包装材料；而聚合度大于2400，则制成的PVA涂布液粘度增大，不利于涂布。再者通过特定的聚乙烯醇和增塑剂、乳化剂、抗粘剂、脱模剂等共同作用，更够使PVA涂布液具有高密封性能，防渗透性，热封性以及可降解性等。
进一步地，所述增塑剂为甘油、聚乙二醇、乙二醇中的一种或多种。甘油、聚乙二醇和乙二醇都是聚乙烯醇首选的增塑剂，在本发明中优选采用甘油、聚乙二醇和乙二醇共同复配作为增塑剂，通过三种增塑剂的复合使用，所得的PVA涂布液运用到涂层复合材料中，会使得涂层复合材料的强度和柔软性都会得到改善，同时能够在保证强度的前提下降低热封温度。
进一步地，所述乳化剂为酰胺丙基甜菜碱。称椰油酰胺丙基甜菜碱(CAB)，是一种表面活性剂，起到乳化作用，通过加入CAB使涂膜液体均匀，表面张力降低，防止缩孔等现象出现，使涂层致密均匀连续。
进一步地，所述抗粘剂为己内酰胺、水溶性硅油中的一种或多种。己内酰胺、水溶性硅油能够降低聚乙烯醇水溶液的表面张力，改善溶液的流动性，加入己内酰胺或水溶性硅油能够防止PVA涂布液或涂层复合材料吸湿产生粘连。
进一步地，所述脱模剂为吐温-80。PVA涂布液中含有脱模剂，是为了方便PVA涂布液制成涂层时，涂层能够轻易剥离；涂层烘干时，需贴附在金属表面，吐温-80的加入，使PVA涂布液制成的涂层能够与烘干的金属表面轻易剥离，不产生粘连，保证涂层的完整性。
进一步地，所述PVA涂布液中还包括基于所述聚乙烯醇的质量的1-2％淀粉。淀粉的水分散液可以和聚乙烯醇水溶液在一定时间内形成均匀的悬浮液，通过淀粉的加入，可以促进聚乙烯醇的生物降解。
进一步地，所述PVA涂布液还包括基于所述聚乙烯醇的质量的1-2％无机盐。无机盐的加入，可以在一定程度上降低聚乙烯醇的熔点，进一步地降低覆膜后的的纸制袋加工时的热封温度。优选的，所述无机盐为氯化钠、硅酸钠中的一种或两种。
本发明还提供一种上述任一所述的一种PVA涂布液的制备方法，包括以下步骤：
S1：按配比将聚丙烯醇放入水中浸泡2h，然后搅拌30min并在搅拌过程中加热至90-95℃，继续搅拌30-40min，得到胶液；
S2：按配比将增塑剂、乳化剂、抗粘剂和脱模剂等加入到所述胶液中，继续搅拌直至混合均匀，得到PVA涂布液。
本发明还提供一种PVA纸塑复合材料，包括纸质基材层和涂布在所述基材层一面或两面的涂层；所述涂层包括上述任一所述的一种PVA涂布液。
本发明的PVA纸塑复合材料，能够在180-220℃温度范围内热封制袋，并且热风口牢固，容易撕开但涂层和纸质基材层不易分离，阻隔性能优秀，对氧气、氮气、氢气及二氧化碳都具有优秀的阻隔性；具有优良的耐油、耐有机溶剂性以及良好的防静电性；环保性：PVA材料本身就是一种生物可降解高分子材料，跟纸产品完美结合，制作成为一款可生物降解的纸塑淋膜复合包装袋。聚乙烯醇(PVA)淋膜纸袋即PVA纸塑复合材料主要应用于化工产品包装，农药包装，种子袋包装，医用包装，航空袋，呕吐袋等。
本发明还提供一种PVA纸塑复合材料的制备方法，其特征在于：将上述任一所述的一种PVA涂布液，采用模头挤出涂布于纸质基材层的至少一面，再放置于105-115℃下烘干，得到PVA纸塑复合材料。
本发明的PVA纸塑复合材料制备过程中无三废产生，制备过程简单。
具体实施方式
实施例1
本实施例的PVA涂布液，包括以下组分：
12.5％聚乙烯醇、87.5％水；
还包括基于12.5％聚乙烯醇的质量的：
6％甘油、10％乙二醇、10％聚乙二醇；4％椰油酰胺丙基甜菜碱(CAB)；6％己内酰胺；2％吐温-80；
所述聚乙烯醇为1799。
实施例2
本实施例的PVA涂布液，包括以下质量百分比的组分：
10％聚乙烯醇、90％水；
还包括基于10％聚乙烯醇的质量的：
7％甘油、9％乙二醇、10％聚乙二醇；3％椰油酰胺丙基甜菜碱(CAB)；5％己内酰胺；1％吐温-80；
所述聚乙烯醇为2099。
实施例3
本实施例的PVA涂布液，包括以下质量百分比的组分：
15％聚乙烯醇、85％水；
还包括基于15％聚乙烯醇的质量的：
5％甘油、10％乙二醇、9％聚乙二醇；5％椰油酰胺丙基甜菜碱(CAB)；7％己内酰胺；3％吐温-80；
所述聚乙烯醇为2299。
实施例4
本实施例的PVA涂布液，包括以下质量百分比的组分：
12.5％聚乙烯醇、87.5％水；
还包括基于12.5％聚乙烯醇质量的：
6％甘油、10％乙二醇、10％聚乙二醇；椰油酰胺丙基甜菜碱(CAB)4％；6％己内酰胺；2％吐温-80；2％淀粉；
所述聚乙烯醇为2499。
实施例5
本实施例的PVA涂布液，包括以下质量百分比的组分：
12.5％聚乙烯醇、87.5％水；
还包括基于12.5％聚乙烯醇的质量的：
6％甘油、10％乙二醇、10％聚乙二醇；4％椰油酰胺丙基甜菜碱(CAB)；6％己内酰胺；2％吐温-80；2％淀粉；2％氯化钠；
所述聚乙烯醇为2099。
实施例6
本实施例提供实施例1的PVA涂布液的制备方法：
按配比将聚乙烯醇放入水中浸泡2h，浸泡完搅拌30min，再在搅拌过程中加温到90℃的条件下继续搅拌30分钟，完全溶解成为胶液状
按配比将甘油，CAB，乙二醇，吐温，聚乙二醇10000，己内酰胺放到胶液中，继续搅拌与胶液混合均匀，得到PVA涂布液。
实施例7
本实施例提供实施例2的PVA涂布液的制备方法
将聚乙烯醇放入水中浸泡2h，浸泡完搅拌30min，再在搅拌过程中加温到90℃的条件下继续搅拌30分钟，完全溶解成为胶液状后
按配比将甘油，CAB，乙二醇，吐温，聚乙二醇10000，己内酰胺放到胶液中，继续搅拌与胶液混合均匀，得到PVA涂布液。
实施例8
本实施例提供实施例3的PVA涂布液的制备方法
将聚乙烯醇放入水中浸泡3h，浸泡完搅拌30min，再在搅拌过程中加温到95℃的条件下继续搅拌30min，完全溶解成为胶液状后
按配比将甘油，CAB，乙二醇，吐温，聚乙二醇10000，己内酰胺放到胶液中，继续搅拌与胶液混合均匀，得到PVA涂布液。
实施例9
本实施例提供实施例4的PVA涂布液的制备方法
将聚乙烯醇放入水中浸泡2h，浸泡完搅拌30min，再在搅拌过程中加温到93℃的条件下继续搅拌30min，完全溶解成为胶液状后
按配比将甘油，CAB，乙二醇，吐温，聚乙二醇10000，己内酰胺，淀粉放到胶液中，继续搅拌与胶液混合均匀，得到PVA涂布液。
实施例10
本实施例提供实施例5的PVA涂布液的制备方法
将聚乙烯醇放入水中浸泡2h，浸泡完搅拌30min，再在搅拌过程中加温到90℃的条件下继续搅拌30min，完全溶解成为胶液状后
将按照比例配备好的甘油，CAB，乙二醇，吐温，聚乙二醇10000，己内酰胺，淀粉，氯化钠放到胶液中，继续搅拌与胶液混合均匀，得到PVA涂布液。
实施例11
本实施例提供一种PVA纸塑复合材料,包括纸质基材层和涂布在所述纸质基材层的一面的涂层；涂层通过实施例1的PVA涂布液涂布制得。
在本实施例中，所述纸质基材层为白卡纸，白卡纸的克重为100g/m2；涂层的厚度为0.04mm。
实施例12
本实施例提供一种PVA纸塑复合材料,包括纸质基材层和涂布在所述纸质基材层的一面的涂层；涂层通过实施例1的PVA涂布液涂布制得。
在本实施例中，所述纸质基材层为白牛皮纸，白牛皮纸的克重为150g/m2；涂层的厚度为0.03mm。
实施例13
本实施例提供一种PVA纸塑复合材料,包括纸质基材层和涂布在所述纸质基材层的一面的涂层；涂层通过实施例3的PVA涂布液涂布制得。
在本实施例中，所述纸质基材层为红牛皮纸，红牛皮纸的克重为250g/m2；涂层的厚度为0.05mm。
实施例14
本实施例提供一种PVA纸塑复合材料,包括纸质基材层和涂布在所述纸质基材层的一面的涂层；涂层通过实施例4的PVA涂布液涂布制得。
在本实施例中，所述纸质基材层为白卡纸，白卡纸的克重为45g/m2；涂层的厚度为0.04mm。
实施例15
本实施例提供一种PVA纸塑复合材料,包括纸质基材层和涂布在所述纸质基材层的一面的涂层；涂层通过实施例5的PVA涂布液涂布制得。
在本实施例中，所述纸质基材层为白卡纸，白卡纸的克重为200g/m2；每个涂层的厚度为0.05mm。
实施例16
本实施例提供实施例11-15的PVA纸塑复合材料的制备方法
将实施例1-5任意一种PVA涂布液，采用模头挤出涂布于纸质基材层的一面，再放置于105-115℃下烘干，得到PVA纸塑复合材料。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，则本发明也意图包含这些改动和变形。

Claims (10)

1.一种PVA涂布液，其特征在于：
包括以下组分：以聚乙烯醇和水的总质量为100％，其中10-15％聚乙烯醇、90-85％水；
还包括基于所述聚乙烯醇的质量的以下组分：25-28％增塑剂、3-5％乳化剂、5-7％抗粘剂、1-3％脱模剂；
所述聚乙烯醇为1799、2099、2299、2499中的一种。
2.根据权利要求1所述的一种PVA涂布液，其特征在于：所述增塑剂为甘油、聚乙二醇、乙二醇中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种PVA涂布液，其特征在于：所述乳化剂为酰胺丙基甜菜碱。
4.根据权利要求1所述的一种PVA涂布液，其特征在于：所述抗粘剂为己内酰胺、水溶性硅油中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种PVA涂布液，其特征在于：所述脱模剂为吐温-80。
6.根据权利要求1所述的一种PVA涂布液，其特征在于：还包括基于所述聚乙烯醇的质量的1-2％淀粉。
7.根据权利要求1所述的一种PVA涂布液，其特征在于：还包括基于所述聚乙烯醇的质量的1-2％无机盐。
8.一种如权利要求1-7任意一项所述的一种PVA涂布液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：按配比将聚丙烯醇放入水中浸泡2h，然后搅拌30min并在搅拌过程中加热至90-95℃，继续搅拌30-40min，得到胶液；
S2：按配比将增塑剂、乳化剂、抗粘剂和脱模剂等加入到所述胶液中，继续搅拌直至混合均匀，得到PVA涂布液。
9.一种PVA纸塑复合材料，其特征在于：包括纸质基材层和涂布在所述基材层一面或两面的涂层；所述涂层包括权利要求1-7任一所述的一种PVA涂布液。
10.一种PVA纸塑复合材料的制备方法，其特征在于：将如权利要求1-7任意一项所述的PVA涂布液，采用模头挤出涂布于纸质基材的至少一面，再将所述纸质基材放置于105-115℃下烘干，得到PVA纸塑复合材料。
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