[发明专利]耐水级聚乙烯醇薄膜组合物及其熔融制备方法

说明书

技术领域

本发明属于熔融加工聚乙烯醇(PVA)薄膜的加工方法及其制备技术领域，属于聚合物加工改性领域。

背景技术

聚乙烯醇是一种可以通过非石油路线合成的高分子材料，随着石油资源的枯竭，其优势会日益显现。由于其结构特点，多羟基，强氢键，赋予了其许多优异的性能，广泛应用在涂料、胶粘剂、纤维、薄膜等行业。聚乙烯醇薄膜是聚乙烯醇产品中一个较大的分支。据专家预计，未来几年PVA薄膜在全球的年均增长率为8％-10％。

聚乙烯醇是一种理想的薄膜材料，与其他薄膜相比，它具有生物降解性、气体高阻隔性、不同程度的水溶性、高透明性、耐油性、抗静电性、高力学性能等。

然而，PVA作为一种薄膜材料也有其致命的问题，PVA分子结构规整，结晶度非常高，分子间大量的羟基和强氢键作用使其熔点很高，且随着PVA牌号不同，醇解度越高，分子量越高，熔点越高，其范围在220-240℃之间，而在170℃左右，PVA就开始脱水醚化，然后变色降解，因而PVA薄膜难以熔融加工。

目前，我国的聚乙烯醇年产量占全世界第一，但在聚乙烯醇材料在薄膜方面的应用明显落后，更多地用在胶粘剂、涂料等方面，我国对于聚乙烯醇薄膜的制备还停留在溶液流延法的水平，成本高出很多。为此，若能突破PVA熔融加工这个门槛，无疑会带来PVA薄膜生产行业根本性的变化，同时也会带来巨大的经济效益。

专利JP 77110782据报道拥有PVA吹塑成膜技术，其要点是加入大量水(含量大于40％)作增塑剂，降低PVA的熔点，使其低于PVA的分解温度，实现吹塑成膜。

专利CN1368515A公开了一种用于热塑加工聚乙烯醇薄膜的新型增塑方法，该方法主要是利用一种可聚合单体作为增塑剂，而该专利利用了水的存在状态有效增塑，因而可一步成膜，但是不适合挤出造粒。

专利CN1834134A公开一种聚乙烯醇/聚乳酸接枝共聚物，该聚合物的熔点及分解温度被有效地拉开，熔点在104～165℃，但该接枝共聚物较聚乙烯醇又丧失了一些本身的性能，比如高阻隔性能。

轻工业塑料加工应用研究所ZL01131081公开了一种自制的醇胺类塑化改性剂，能够降低了PVA的塑化温度，实现了水溶性PVA薄膜的制备，但该专利提及的醇胺类增塑剂是有毒性的，不利于在包装薄膜领域的推广。

北京化工大学苑会林以自制的一种多元醇低聚物和一种低分子醇复配增塑剂，与润滑剂、开口剂一起与PVA原料混合，可挤出造粒，吹塑或挤出制备得到水溶性薄膜。

WO2004046229公开了一种热塑性加工制备PVA薄膜的方法，选用增塑剂包括水、一种或几种多元醇，加工温度在185～210℃，得到了具有良好强度和透明性的薄膜，该专利强调了PVA原料与助剂混合过程对加工的重要性。

综上所述，目前较难以熔融加工方式实现聚乙烯醇薄膜的成型，PVA的熔点高，降解温度低，且醇解度越高，熔点越高，越难熔融加工。因而常温耐水级的PVA薄膜很难理想实现熔融制备。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供常温耐水、高强度、高阻隔薄膜。

复配增塑体系由小分子型增塑剂和高分子型增塑剂按一定比例复配而成。

本发明的另一目的是提供了制备上述常温耐水、高强度、高阻隔的聚乙烯醇薄膜的加工方法。

实现本发明目的的技术方案是：一种耐水级聚乙烯醇薄膜组合物，聚乙烯醇薄膜组成和配比如下：

聚乙烯醇树脂            100份

复配增塑剂              10～90份

加工助剂                1～6份

上述耐水级聚乙烯醇薄膜组合物的复配增塑剂由小分子增塑剂和高分子增塑剂两部分组成。

上述耐水级聚乙烯醇薄膜组合物的复配增塑剂优选20～50份。

上述耐水级聚乙烯醇薄膜组合物的复配增塑剂按重量百分比计，小分子增塑剂含量为40～90％，高分子增塑剂含量为10～60％。

上述耐水级聚乙烯醇薄膜组合物的小分子增塑剂包括水、乙二醇、尿素、丙三醇、二甘醇、山梨糖醇、季戊四醇、木糖醇、聚乙二醇、聚丙二醇、己内酰胺、三聚氰胺、丙烯酸、脂肪酸酯、甘油酯或者无机酸的至少一种。

上述耐水级聚乙烯醇薄膜组合物的高分子增塑剂包括聚醚多元醇、热塑性聚氨酯、低醇解度或低分子量的聚乙烯醇、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、对苯二甲酸乙二醇酯的低聚物中的至少一种。