改性聚乙烯醇高阻隔涂布膜工藝技術研究

趙潔 楊庭軍 連海明

摘 要：目前，PVA是替代不可降解PVDC和昂貴EVOH的理想高阻隔膜材。缺點是熔融溫度高于分解溫度，不能直接用于熔融加工，只能通過溶液涂布或者加入大量增塑劑才能熔融加工。因此，本文以“改性聚乙烯醇高阻隔涂布膜工藝技術研究”為研究課題，通過分析聚乙烯醇高的改性機理及效果，提出適合改性聚乙烯醇高阻隔涂布膜的生產工藝，對促進我國綠色高阻隔材料開發及發展有著積極的意義。

關鍵詞：改性聚乙烯醇;高阻隔;涂布膜;工藝技術

PVA，全稱為聚乙烯醇，是由聚醋酸乙烯水解而得到的白色、粉末狀樹脂。改性聚乙烯醇高阻隔涂布膜具備安全、環保、可降解特性，其技術原理是加入不溶化劑后可以使PVA失去水溶性，提高聚乙烯醇和涂層的耐水性，在涂布生產工藝中近幾年已經開始廣泛使用。

1 聚乙烯醇的改性

1.1 改性機理

PVA產生親水性的原因是分子中含有的大量經基，只要將這些輕基全部或部分封閉，就可以降低其親水性，達到提高耐水性的目的。為了克服PVA耐水性差這個缺點，需要對它進行改性，添加交聯劑是最適合PVA水性涂布液的改性方法。交聯既去掉了PVA的部分經基，降低了吸濕性，又使PVA的結構發生本質的變化—由線性結構變為體型結構，限制了PVA分子間的運動，抑制了PVA涂層在高相對濕度下的溶脹，從而提高了PVA涂層在高相對濕度下的阻氧性。

1.2 改性效果

①第1代改性液。“868”是8511研究所20世紀90年代初研制的第1代改性液，改性PVA涂布膜與未改性PVA涂布膜相比，粘結力、濕態阻隔性和耐水性有明顯提高;②第2代改性液。在第1代改性液“868”的基礎上研制出了第2代改性液“878”。“878”改性的PVA除了能涂布PE和MPE基材外，還可以在PET和BOPA上涂布，而且附著力不可剝離，阻隔性也很好;③第3代改性液。在第2代改性液“878”的基礎上制出了第3代改性液“888”。“888”改性液能讓PVA膠液涂布在PE，MPE，PTE，BOPA，BOPP和CPP上，而且附著力不可剝離。由于“888”的生產成本比“878”的高，建議涂布PE、MPE、PTE、BOPA基材時使用“878”改性液，涂布BOPP和CPP時使用“888”改性液。

2 改性聚乙烯醇高阻隔涂布膜的生產工藝

2.1 涂布膜的生產工藝流程

由于改性聚乙烯醇液極性較大，導致改性聚乙烯醇高阻隔涂布膜與基材之間有著非常大的附著力，層間結合力甚至能夠達到不可分離的程度，因此，可以直接在PE、MPE、BOPP、BOPA、PET和CPP上進行涂布，構成改性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產工藝流程如圖1所示。

通過圖1我們可以知道，提出的改性聚乙烯醇高阻隔涂布膜的生產工藝流程簡單，而且改性聚乙烯醇高阻隔涂布膜不需要進行任何處理，就能夠在改性聚乙烯醇表面進行彩印，油墨附著力非常高。

2.2 涂布膜的生產工藝設備

根據上述改性聚乙烯醇涂布膜的生產工藝流程，自行設計加工制造適宜改性聚乙烯醇高阻隔涂布膜生產的多功能涂布復合機組，該機組采用了逆轉輥涂布頭、熱風對流干燥、微張力輸送等先進結構，可用一步法生產BOPP/改性PVA/PE涂布復合膜;可同時分段生產改性PVA/PE涂布復合膜和尼龍/PE、BOPP/PE、PET/PE復合膜;還可用于不干膠、保護膜的生產，最終達到運行穩定、涂布均勻、節能及一機多用的設計目標，以及對涂層厚度、烘道溫度、運行速度的控制。且該機組制定了涂層厚度為5～3μm、改性聚乙烯醇涂層在100℃烘道內快速通過的工藝條件，在此條件下，不僅有利于提高改性聚乙烯醇的結晶度，確保改性聚乙烯醇的氣密性和耐水性，還能夠有效提高改性聚乙烯醇高阻隔涂布膜的生產效率。

3 改性聚乙烯醇高阻隔涂布膜的特點

改性聚乙烯醇高阻隔涂布膜主要具備以下幾個方面的特點：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涂布復合膜中PVDC的涂布量少很多大大節約了自然資源;②改性聚乙烯醇高阻隔涂布膜的生產工藝簡單，只需涂布1次且不用預涂，阻氧性能和附著牢度就很優秀因此改性聚乙烯醇高阻隔涂布膜的涂布設備的要求比涂布PVDC的更低。因此在絕大多數應用領域，改性聚乙烯醇高阻隔涂布膜可以取代環保性能差的PVDC涂布復合膜。

社會的不斷發展和進步促使人們對安全、環保、可降解、循環使用的新型材料提出了更多要求和期望，應運而生的改性PVA涂布膜的技術的發展將不會停止，蒸蒸日上的塑料加工產業呼喚一代又一代新產品的誕生，可以預計在不久的將來，伴隨著改性PVA高阻隔涂布膜的技術日臻成熟，其在塑料包裝市場產品的結構檔次、經濟效益的占有比重會越來越大。