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改性PVA高阻隔薄膜的特征和应用

1．聚乙烯醇（PVA）的特性

聚乙烯醇（PVA）是聚醋酸乙烯酯的水解产物，具有造膜性能优良、

皮膜无色透明、耐油、耐有机溶剂、对细菌和日光稳定等特性，作为

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薄膜生产工艺而言，以下特性必须引起足够的重视。

（1）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。完全醇解的PVA在水中的溶解极微，醇解

度在88％以下时，在20℃常温下几乎完全溶解，但随着醇解度的上升，

溶解度则大幅度下降。

（2）高醇解度的聚乙烯醇水溶液的粘度，因放置的条件不同而引

起的变化，存放温度直接影响粘度。实验证明在20～50℃时粘度下降

较大，50℃以上粘度下降较小，80℃以上则处于稳定。PVA水溶液的粘

度随PVA浓度的提高而增大。在静止状态下PVA水溶液表面极易结皮，

这种结皮现象对涂布加工极为不利。

（3）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），处于湿态环境中这些羟基易

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。

（4）PVA薄膜遇到水有溶胀、脱落现象，这种涂布复合膜若裸露

于潮湿环境中，其高阻氧性能将丧失贻尽。

20世纪90年不同的资料选用不同的拉力实验机代初，国内一些高校和研究单位将PVA树脂制成水溶胶，

采用涂布复合的工艺，制成了PVA涂布薄膜，为稳定PVA匹配其他材料层的结晶化速度薄膜在高湿条

件下的阻隔性，采用遮蔽技术生产出了BOPP／PVA。PE涂布薄膜，其实

质是将怕水的PVA夹在两层阻湿性能较好的薄膜中间，遮蔽了潮湿水气

对PVA的影响。该流程生产的PVA涂布复合膜，可以保持其阻隔性能，

但流程复杂，效率低，成本高，而且性能不稳定。

2．聚乙烯醇改性

为了提高和稳定PVA湿态阻隔性能，简化生产工艺，降低生产成本，

让性能优越的PVA复合薄膜走向市场，我们对PVA进行了改性。

聚乙烯醇之所以不耐水，是由于它带有亲水性的同比增加12.54%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，我们选用了多种能与

PVA中的OH进行分子交联的化合物，其改性效果及工艺性并不理想，最

后研制成功了一种对人体无毒副作用的密胺树脂改性液“868”。由于

“868”是一种多功能度的缩聚物，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涂层，稳定了

PVA的湿态条件下的气密性，提高了耐水能力。

改性后的PVA胶液，在常温下不结皮，在生产允许的时间内粘度无

上升现象，实现了常温配胶，常温涂布，为改性PVA涂布复合膜的生产

提供了一个宽松的工艺条件。

涂布工艺：由于改性液极性较大，提高了改性PVA与基膜的附着力，

层间结合力可达不可分离的程度，可直接在PE、BOPP、BOPA、BOPET等

薄膜表面涂布，构成改性PVA／PE、改性PVA／BOPP涂布复合膜，生产

工艺流程如下：

PE解卷—→改性PVA涂布—→干燥—→收卷—→熟化—→分切—→

检验—→入库

改性PVA／PE膜无需任何处理即可在PVA面上进行彩印，油墨附着

力很强。

为了进一步提高包装装潢效果，还可先在BOPP等基材上印刷，再

与改性PVA涂布复合，进一步加工成BOPP／改性PVA／PE薄膜。

3．涂布复合设备

我们自行设计加工制造了适宜改性PVA涂布复合薄膜生产的多功能

涂布机组，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、BOPP／PE、PET／

湛江PE复合膜；还可用于不干胶、保护膜的生产，达到了运行稳定、涂布

均匀、节能及一机多用的设计目标。

当涂布层合机组烘道长度、送风量固定以后，涂布膜的干燥速度

就由涂布厚度、烘道温度及走膜速度三者来控制，涂层越厚、烘道温

度越低、则干燥速度就越慢。为了确保涂层干燥，薄膜运行速度势必

很低，失去了工业化生产的意义。我们制定恒温槽了涂层厚度为5～8微米，

PVA涂层在100℃烘道内快速通过的工艺条件，这不仅有利于提高PVA的

结晶度，确保PVA的气密性和耐水性，还有利于提高生产效率，该机组

生产能力为1000吨／年。

4．PVA改性效果

改性PVA涂布复合膜通过小试、中试，已建成年产1000吨的生产线，

产品投放市场后受到用户好评。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了明显提高。

5．改性PVA高阻隔薄膜的特征

（1）用对人体无毒、无副作用的密胺树脂改性液“868”对PVA进

行适度交联，PVA在保留干态阻隔性能、透明、柔韧的优点的同时，还

提高了与基材的粘接性，省去了预涂布和粘结剂，尤其突出的是与未

改性PVA比较湿态阻隔性能明显提高，全套技术先进。

（2）与未改性PVA工艺比较，“868”改性的PVA省掉了预涂布和

使用粘结剂的工段，可减少设备投资和降低产品成本图形放大缩小。改性后的PVA水

溶胶解决了静态下表面结皮和生产条件下粘度上升的难题，取消了遮

蔽工艺，生产工艺合理。

（3）性能与未改性PVA比较，改性PVA涂布层在水中浸泡24小时后

涂层无溶胀和脱落现象，关键指标氧气透过量达到国际先进水平。

（4）厚辅材料和生产设备立足国内，产品在南京红宝丽（集团）

股份有限公司已大批量生产。

6．应用

改性PVA高阻隔薄膜的应用是和其特性分不开的，这里作一简单介

绍。

（1）改性PVA薄膜透明度、光泽度好，特别适用于服装、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。

（2）改性PVA薄膜极性强，印刷时油墨粘着性好，用玻璃纸型印

刷油墨便可得到美观的印刷效果。

（3）耐油、耐有机溶剂性好，对动物油、植物油、矿物油、醇类、

醚类、酮类、酯类都是不溶的，适宜于化工原料及中间体的包装和油

脂食品的包装。

（4）有很好的保香性，可广泛用于茶叶、咖啡、咖喱粉、辣椒粉、

胡椒粉等香料的包装封存，用于灌装芥末，可使气味透不出来。

（5）具有优良的气体阻隔性，特别是有极低的透氧性，适宜于以

下物品的包装封存。

A、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、防退色的保质保鲜效

果特别明显，用于封存高油脂食品，防止油脂氧化发“哈”和保持食

品原有风味的功效。

B、用于无线电元器件及整机、精密机械、军械、雷达、弹药、大

型导弹的综合封存，有独到的防氧化锈蚀的功能。

C、光学仪器、镜片及另配件采用综合封存，可防止发霉和起雾。

（摘自《中国包装报》）庞志鸣

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