2020-09-25 07:55:50

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聚乙烯醇薄膜(简称PVA),聚乙烯醇薄膜密度为1.26-1,29g/cm三次方,折射率为1.52,紫外线照射后发篮白色光。吸水性大,浸入水中能溶解。纤维的含水率可达30%-50%,在65%RH, 25 ℃ 环境下的含湿率也可达4.5%。能透过水蒸气,但难透过醇蒸汽,更不能透过有机溶剂蒸汽,惰性气体和氢气, 聚乙烯醇薄膜的阻隔性甚至优于偏二氯乙烯薄膜。

基本信息

  • 中文名称

    聚乙烯醇薄膜

  • 简称

    PVA

  • 薄膜密度

    1.26-1,29g/cm

  • 折射率

    1.52

  • 材料

    聚乙烯醇

折叠 编辑本段 简介

PVA是唯一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,可由非石油路线大规模生产,价格低廉,其耐油、耐溶剂及气体阻隔性能出众,在食品、药品包装方面具有独特优势。PVA的应用基于溶液法,通过流延成膜制备薄膜材料,但是溶液加工成型需经历溶解和干燥过程, 存在工艺复杂、成本高、产量低等缺点,很难制备厚壁、形状复杂的制品,同时,也无法与其他材料进行共挤吹塑制备多层复合薄膜。

折叠 编辑本段 定义

聚乙烯醇(PVA)是一种水溶性聚合物,特点是致密性好、结晶度高,粘接力强、制成的薄膜柔韧平滑、耐油、耐溶剂、耐磨耗、气体阻透性好,以及经特殊处理具有的耐水性,用途广泛。

聚乙烯醇对人体无毒、无味、无害,与自然环境具有良好的亲和性,不累积,无污染。

聚乙烯醇薄膜是以聚乙烯醇为主体,加入改性剂等助剂,经过特殊工艺加工、可以被土壤中的微生物完全降解的绿色环保功能性材料。它可在短时间内降解为二氧化碳和水,并有改良土地的作用。

聚乙烯醇薄膜最大的优点是水溶性,最大的缺点是耐水性差。之所以耐水性差,是由于其分子中带有亲水性羟基(-OH)。如果能将羟基适当封闭,接上耐水性基团,就可提高PVA薄膜的耐水性。PVA含有羟基,可发生多元醇的一切典型反应,选用适当的缩聚物,在添加量不大的情况下,就能与PVA中的羟基适度交朕,使PVA形成一种强韧的三维结构,稳定了PVA在湿态条件下的气密性,提高了耐水能力。

折叠 编辑本段 分类

聚乙烯醇薄膜按照溶解特性分为以下几类:

常温溶薄膜(NT型,又称快溶薄膜、冷溶薄膜): 溶解温度25℃

中温溶薄膜(IT型,又称中溶薄膜、热熔薄膜): 溶解温度65℃

高温溶薄膜(HT型,又称难溶薄膜、耐溶薄膜): 溶解温度85℃

特种薄膜:可以根据具体用途设计配方和工艺,达到特殊使用的要求。

折叠 编辑本段 制造方法

(1)共聚改性,通过共聚或高分子反应在主链或侧基上引入作用力较弱的单元,减弱PVA分子内和分子间作用力,降低熔点;日本可乐丽公司合成了可热塑加工的PVA, 该PVA 含有碳原子数小于4 的α-烯烃单元及/或乙烯醚单元, 熔点为160-230℃;日本合成化学公司开发的AXPVA共聚物薄膜, 其成型加工性能优异, 熔点在200-210℃, 成型加工温度在210-230℃。

(2)共混改性,通过加入能与PVA中羟基生成氢键的大量聚合物,破坏PVA分子间作用力,降低熔点或提高热分解温度,如糖类衍生物、胶原水解物等。Nishino将糖类衍生物Poly(GEMA)与PVA共混,其热分解温度大幅提高,当加入量为到25wt%时,混合物的热分解温度达到326℃。意大利Montedison集团Novamont公司开发生产出最成功的PVA/淀粉复合材料"MaterBi"牌号,由变性淀粉与改性PVA 共混构成的互穿网络结构高分子塑料合金, 具有优异的成型加工性、二次加工性、力学性能和生物降解性能。该公司已开发出挤出成型用片、吹塑薄膜、流延薄膜注塑制品、中空容器、玩具等产品。

(3)后反应改性,通过对PVA分子链上的羟基进行化学改性,引入可降低PVA的规整度和提高热稳定性的结构单元,改善PVA的热塑加工性能。Nishimura研究表明,烷基硼酸络合物能有效地降低PVA的熔融温度和提高分解温度,实现熔融纺丝。

(4)增塑改性,该方法简单、高效,国内外对增塑研究较多,如日本可乐丽公司、日本合成化学公司、美国杜邦公司、四川维尼纶厂、四川大学、北京化工大学、华南理工大学、北京工商大学等单位采用水、无机盐、甘油、多元醇及其低聚物、己内酰胺、醇胺等单一或复合增塑改性剂,降低PVA的熔点,改善加工流动性。

折叠 编辑本段 性能

环保性

PVA薄膜产品属于绿色环保材料。有关部门测得PVA生物耗氧量(BOD)比淀粉小得多,美国空气产品公司把Airvol公司的PVA产品进行生物降解5天后,测得的BOD量低于最初BOD总量的1%。经过生物试验证明PVA既无毒。

就降解机理而言,PVA材料具有水和生物两种降解属性,首先溶于水形成胶液渗入土壤中,可增加土壤的团粘化、透气性和保水性,特别适合于沙土改造。在土壤中的PVA材料可被土壤中的细菌分解,最终可降解为CO2和H2O。

水溶性

PVA的溶剂是水,但对水的溶解性很大程度上受聚合度的影响,特别是受醇解度的支配。醇解度在88%以下时,在20℃常温的常温水中几乎完全溶解。随着醇解度的上升溶解度大幅度下降,完全醇解的PVA在水中的溶解极微。

PVA薄膜的水溶性与薄膜的厚度和水的温度有关,相关数据表如下:

溶解水温 开始溶解时间

(分钟) 完全溶解时间

(分钟)

常温溶薄膜 25℃ 0.5 15

中温溶薄膜 65℃ 0.5 10

高温熔薄膜 40℃以下完全不溶,85℃以上完全溶解 0.5 10

注:1、薄膜厚度:20μm,2、在动荡水中。

强度和耐候性

PVA薄膜韧性好,拉伸强度大,抗撕裂强度居各类薄膜之首,其双向拉伸强度优越,耐候性好,使用寿命长。各种薄膜强度性能如下表:

PVA膜 PT膜(玻璃纸) PE膜 PP膜 PVC膜

拉伸强度(MPa) 44.1~63.7 54.9~131.4 17.3~19.1 45.1~53.9 20.6~17.6

延伸率(%) 150~400 15~25 50~600 200~600 5~25

脱模和金属镀性

PVA薄膜对疏水性极强的塑料亲和力低,对极性小的各种有机材料的脱膜(剥离)性能好。

PVA薄膜可以在1.33×10~266×10Pa的真空下镀铝,其制品在30℃水中浸24小时,镀层不会剥离。

透明和光泽性

PVA薄膜的透明度、光泽度均优于其它薄膜。

PVA膜 PT膜(玻璃纸) PVC膜 PET膜

透过率% 90.1 60.5 50.4 57.8

反射率% 81.5 60.5 79.5 22

透湿性

PVA膜的透湿性和玻璃纸相似,是一种透湿度极高的薄膜,包装热、湿物品时不会产生雾滴。按照JIS-Z1503测定的数据如下表:

PVA膜 PT膜(玻璃纸) PVC膜 PET膜

透湿度 1500~2000 1300~2000 120~180 35~180

阻隔性

PVA薄膜在干燥条件下有优异的阻氧性能,它的透氧系数是各种树脂薄膜中最低的。

PVA的分子链上存在大量羟基(-OH),处于潮湿环境中这些羟基易和水分子形成氢键,导致PVA聚集态结构发生变化,使PVA的阻隔性大大下降。随着相对湿度的上升,其氧气透过量明显上升。

PVA薄膜对水分及氨气具有较强的透过性,但对氧气、氮气、氢气、氦气、氩气及二氧化碳等具有优越的阻隔性,常压环境下对氧气的阻隔率约为常用聚乙烯薄膜的1000倍,聚丙烯膜的300倍。使用PVA薄膜可以完好地保持被包装产品的成分及本身的气味。

防静电性

很多塑料薄膜都有很强的带电性,而PVA薄膜几乎不带静电。使用PVA薄膜包装产品的过程中,不会因为静电而引起其可塑性降低或静电附尘。

PVA膜 PT膜(玻璃纸) PVC膜 PE膜 PET膜

静电压 1.2V 1.3V 40.5V 98.6V 120.6V

印刷性能

PVA膜具有优良的水色和油墨印刷性,这是现有塑料薄膜只能用油墨印刷不可比拟的优点,可用于水转移印刷,如:玻璃、陶瓷、电器外壳、汽车部件等等不规则表面的彩色印刷。同时PVA薄膜极性强,印刷时可不用电火花处理,广泛地应用在特种印刷行业上,如水转印膜衬底

热封

水溶性包装薄膜具有良好的热封性,适合于电阻热封及高频热封,热封强度与温湿度、压力、时间等条件有关,一般大于200g/cm2。

耐油性耐溶剂性

PVA薄膜具有极好的耐油性(植物油、动物油、矿物油)、耐有机溶剂和碳水化合物等。但强碱、强酸、氯自由基及其它可与PVA发生化学反应的物质(如硼砂、硼酸、某些染料等),这类物质不适合采用PVA薄膜包装。

A 油脂吸收量表

油 品 测试条件 PVA PET OPP PE OPS

汽 油 20℃,10天 0 1.1 1.1 4.7

柴 油 40℃,30天 0 3.2 5.2 3.5 2.8

色拉油 40℃,30天 0 1.8 3.1 4.6 1.5

B 溶剂吸收量表

溶 剂 PVA EVAL CPP OPP PET

保香性及防止升华性

PVA薄膜的保香性及防止包装物升华的性能极佳,采用PVA薄膜包装,不仅能很好地保持包装物的香味,而且也可防止包装物受到外界异味的影响。

保香性测试表

内装物 玫瑰香精(1ml) 柠檬香精(1ml) 苹果香精(1ml) 风油精(1ml) 酱油(2ml) 茶叶(3g) 香烟(3g)

PP

(25μm) 1小时 1小时 1小时 1小时 3小时 1天 1天

PP/PE(65μm) 3小时 1天 1天 1小时 1周 1周 1周

PVA/PP(32μm) 1周 1周 1周 2天 4周

以上 4周

以上 4周

以上

折叠 编辑本段 应用

折叠 快溶薄膜

 农药、化工产品内包装衬袋,可避免手触摸农药及化工产品,没有残留农药在塑料袋中。

水泥添加剂包装袋,避免粉尘飞扬危害环境。

 刺绣衬底、假发等织物载体。衬托载体,便于清理。

人造大理石脱模膜,在型膜内垫上水溶膜,可快速脱模。

 水转移印刷,在该薄膜上印刷后可转印到曲面上。

 种子袋,把种子按固定间隔包装起来再埋入地下,节省贵重种子,可省去间苗的繁忙。

 医院洗涤包装袋,无需接触污染的衣服将包装袋直接投入洗衣机。

垃圾袋

折叠 中溶薄膜

 食品、化妆品包装袋,超市购物袋

 食品包装复合膜、高级纺织品、胶袋包装袋、包装缓冲气垫。

 用玻璃纸型印刷油墨便可得到美观的印刷效果。

动物油、植物油、矿物油的包装和油脂食品的包装。

 用于茶叶、咖啡、咖喱粉、辣椒粉、胡椒粉等香料的包装封存。

 可用于小杂粮、油料、海鲜干发、名贵中药材、烟草等包装,与除氧剂或抽真空配合使用,其防霉、防虫蛀、防退色的保质保鲜。

 电子产品防静电包装。

折叠 难溶薄膜

 服装、鞋帽、皮革及皮革制品、工艺美术、文稿、档案的封存,与除氧剂配套使用,有防霉、防虫蛀、防氧化变色的功效。

 用玻璃纸型印刷油墨便可得到美观的印刷效果。

 醇类、醚类、酮类、酯类、化工原料及中间体的包装。

 日用品、医药、玩具包装。

 用于无线电元器件及整机、精密机械、军械、雷达、弹药的封存,有独到的防氧化锈蚀的功能。

 光学仪器、镜片及零配件采用综合封存,可防止发霉和起雾。

折叠 特种薄膜

聚乙烯醇薄膜还可以用于偏振模、汽车贴膜、挡风玻璃夹层、卫生材料制造等特殊领域。

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