改性聚乙烯醇高阻隔涂布膜工艺技术研究

赵洁 杨庭军 连海明

摘 要：目前，PVA是替代不可降解PVDC和昂贵EVOH的理想高阻隔膜材。缺点是熔融温度高于分解温度，不能直接用于熔融加工，只能通过溶液涂布或者加入大量增塑剂才能熔融加工。因此，本文以“改性聚乙烯醇高阻隔涂布膜工艺技术研究”为研究课题，通过分析聚乙烯醇高的改性机理及效果，提出适合改性聚乙烯醇高阻隔涂布膜的生产工艺，对促进我国绿色高阻隔材料开发及发展有着积极的意义。

关键词：改性聚乙烯醇;高阻隔;涂布膜;工艺技术

PVA，全称为聚乙烯醇，是由聚醋酸乙烯水解而得到的白色、粉末状树脂。改性聚乙烯醇高阻隔涂布膜具备安全、环保、可降解特性，其技术原理是加入不溶化剂后可以使PVA失去水溶性，提高聚乙烯醇和涂层的耐水性，在涂布生产工艺中近几年已经开始广泛使用。

1 聚乙烯醇的改性

1.1 改性机理

PVA产生亲水性的原因是分子中含有的大量经基，只要将这些轻基全部或部分封闭，就可以降低其亲水性，达到提高耐水性的目的。为了克服PVA耐水性差这个缺点，需要对它进行改性，添加交联剂是最适合PVA水性涂布液的改性方法。交联既去掉了PVA的部分经基，降低了吸湿性，又使PVA的结构发生本质的变化—由线性结构变为体型结构，限制了PVA分子间的运动，抑制了PVA涂层在高相对湿度下的溶胀，从而提高了PVA涂层在高相对湿度下的阻氧性。

1.2 改性效果

①第1代改性液。“868”是8511研究所20世纪90年代初研制的第1代改性液，改性PVA涂布膜与未改性PVA涂布膜相比，粘结力、湿态阻隔性和耐水性有明显提高;②第2代改性液。在第1代改性液“868”的基础上研制出了第2代改性液“878”。“878”改性的PVA除了能涂布PE和MPE基材外，还可以在PET和BOPA上涂布，而且附着力不可剥离，阻隔性也很好;③第3代改性液。在第2代改性液“878”的基础上制出了第3代改性液“888”。“888”改性液能让PVA胶液涂布在PE，MPE，PTE，BOPA，BOPP和CPP上，而且附着力不可剥离。由于“888”的生产成本比“878”的高，建议涂布PE、MPE、PTE、BOPA基材时使用“878”改性液，涂布BOPP和CPP时使用“888”改性液。

2 改性聚乙烯醇高阻隔涂布膜的生产工艺

2.1 涂布膜的生产工艺流程

由于改性聚乙烯醇液极性较大，导致改性聚乙烯醇高阻隔涂布膜与基材之间有着非常大的附着力，层间结合力甚至能够达到不可分离的程度，因此，可以直接在PE、MPE、BOPP、BOPA、PET和CPP上进行涂布，构成改性PVA/PE，改性PVA/MPE，改性PVA/BOPP，改性PVA/BOPA，改性PVA/PET和改性PVA/CPP涂布復合膜，改性聚乙烯醇高阻隔涂布膜的生产工艺流程如图1所示。

通过图1我们可以知道，提出的改性聚乙烯醇高阻隔涂布膜的生产工艺流程简单，而且改性聚乙烯醇高阻隔涂布膜不需要进行任何处理，就能够在改性聚乙烯醇表面进行彩印，油墨附着力非常高。

2.2 涂布膜的生产工艺设备

根据上述改性聚乙烯醇涂布膜的生产工艺流程，自行设计加工制造适宜改性聚乙烯醇高阻隔涂布膜生产的多功能涂布复合机组，该机组采用了逆转辊涂布头、热风对流干燥、微张力输送等先进结构，可用一步法生产BOPP/改性PVA/PE涂布复合膜;可同时分段生产改性PVA/PE涂布复合膜和尼龙/PE、BOPP/PE、PET/PE复合膜;还可用于不干胶、保护膜的生产，最终达到运行稳定、涂布均匀、节能及一机多用的设计目标，以及对涂层厚度、烘道温度、运行速度的控制。且该机组制定了涂层厚度为5～3μm、改性聚乙烯醇涂层在100℃烘道内快速通过的工艺条件，在此条件下，不仅有利于提高改性聚乙烯醇的结晶度，确保改性聚乙烯醇的气密性和耐水性，还能够有效提高改性聚乙烯醇高阻隔涂布膜的生产效率。

3 改性聚乙烯醇高阻隔涂布膜的特点

改性聚乙烯醇高阻隔涂布膜主要具备以下几个方面的特点：①改性聚乙烯醇高阻隔涂布膜中改性聚乙烯醇水性涂布液的涂布量比PVDC涂布复合膜中PVDC的涂布量少很多大大节约了自然资源;②改性聚乙烯醇高阻隔涂布膜的生产工艺简单，只需涂布1次且不用预涂，阻氧性能和附着牢度就很优秀因此改性聚乙烯醇高阻隔涂布膜的涂布设备的要求比涂布PVDC的更低。因此在绝大多数应用领域，改性聚乙烯醇高阻隔涂布膜可以取代环保性能差的PVDC涂布复合膜。

社会的不断发展和进步促使人们对安全、环保、可降解、循环使用的新型材料提出了更多要求和期望，应运而生的改性PVA涂布膜的技术的发展将不会停止，蒸蒸日上的塑料加工产业呼唤一代又一代新产品的诞生，可以预计在不久的将来，伴随着改性PVA高阻隔涂布膜的技术日臻成熟，其在塑料包装市场产品的结构档次、经济效益的占有比重会越来越大。