[发明专利]一种用于制备高阻隔耐水煮薄膜的涂布液及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于制备高阻隔耐水煮薄膜的聚乙烯醇涂布液及其制备方法，由以下重量份计的原料组成：聚乙烯醇3～12份，水75～95份，交联剂0.6～3.5份，消泡剂0.1～2份，流平剂0.1～1份，分散剂0.05～1份，催化剂0.01～0.5份，调节剂5～15份，纳米颗粒0.1～3.0份。本发明与现有技术相比，具有以下优点：(1)涂布液以高透明低粘度状态存在，呈弱酸性，对设备无腐蚀，环保且工艺简单；(2)涂层厚度薄，干燥速度快，与基材表面粘结强度高，阻隔性能优异；(3)粘度稳定，2个月内粘度无明显变化，适合长期储存使用；(4)优异的耐水性能，100℃水煮60min，涂布膜阻隔性能保持良好。

技术领域

本发明涉及一种经交联改性的聚乙烯醇涂布液及其制备方法，用于制备高阻隔耐水煮包装薄膜。

背景技术

材料的阻隔性通常是指是在规定的温度和湿度下材料对氧气和水蒸气的阻隔作用，阻隔性是包装材料的重要指标之一。食品、药品等在储存过程中，氧气的存在与否及浓度大小是影响其货架寿命的关键因素，近年来，高阻隔塑料包装材料需求量不断增长。

目前，国内高阻隔包装材料主要有铝箔、镀铝薄膜、EVOH五层共挤膜、 PVDC涂布薄膜。

铝箔和镀铝薄膜具有优异的阻氧、阻水性能，但其不足之处在于薄膜不透明、耐折性差、成本高、不易回收利用。铝塑纸复合包装材料的广泛使用造成了数量庞大的不可降解废弃物，给环境保护带了巨大压力。

EVOH为乙烯-乙烯醇共聚物，兼具聚乙烯的易加工性和聚乙烯醇的气体阻隔性，其阻隔性能取决于共聚组分中乙烯含量，乙烯含量越高，阻隔性能越差，但加工性能得以改善。EVOH可再生利用，同时燃烧后仅生产二氧化碳和氧气，是优异的环保包装材料。但由于EVOH中含有大量羟基，在较高湿度下极易吸水，使得材料的阻隔性能急剧下降，为了避免受到湿度的影响，需要将其置于共挤复合膜的中间层，在实际应用中通常使用的是五层及以上EVOH共挤膜。当前国内使用的EVOH树脂全部依赖进口，同时五层及以上共挤设备投资较为昂贵，故该类薄膜的成本一直高居不下。

PVDC以乳液和树脂两种形式存在，目前PVDC乳液的国产化技术已经成熟，但树脂主要依赖进口，由于PVDC乳液具有较强的酸性，涂布需专门设备且工艺较为复杂，且无法回收利用，最重要的是：废料在燃烧时会产生氯化氢、二噁英等对人类和环境有毒害的物质，严重制约了PVDC的发展。

聚乙烯醇(PVA)树脂是具有水溶性的高聚物，由聚醋酸乙烯酯水解后制得，干燥条件下的PVA具有优异的阻氧性能，其透氧系数在各树脂中最低。高阻隔PVA涂布膜具有以下工艺特点：(1)PVA水性涂布液可在烘道中干燥成膜，并与基材复合，提高了生产效率，节约成本和工艺；(2)适当的涂布液配方可以省去底涂剂的预涂及干燥工艺；(3)可在PVA涂布液中添加交联剂，降低PVA涂层对湿度的敏感性。

目前国内有关对改性PVA水性涂布液的研究仅在少数专利文献中见到。邹明国等在其中国专利申请公开说明书85109218A中公开，在PVA水溶液中选用三羟甲基三聚氰胺或二羟甲基脲作为交联剂，氯化铵作催化剂来改善PVA涂布液的耐水性能，涂层干厚为5～10um。该方法的缺点在于：改性涂布液粘度高且不稳定，交联剂极易自聚形成凝胶，使用期仅有2～3个小时；且涂层厚度大，干燥效率低；此外由于交联剂三羟甲基三聚氰胺中游离甲醛含量高，不符合安全卫士标准，目前国内已无此类商品化的交联剂。王波等在专利申请1687264A 中公开，以R(NH₂)₂R(R代表亚烷基或羧基)为缩合剂，选用三乙胺或1，4- 氧氮杂环己烷作催化剂，再辅以其他助剂制备改性PVA涂布液，涂层在干态和湿态条件下具有良好的阻隔性能，但其所使用的上述催化剂均易挥发，且具有极大毒性，严重刺激人体眼睛和呼吸道系统，危害身体健康。

发明内容