[发明专利]一种水性高阻隔涂布液及其高阻隔薄膜

说明书

本发明公开了一种水性高阻隔涂布液及其高阻隔薄膜，所述涂布液由水溶性聚合物、纳米氧化物、偶联剂、延缓交联剂制成，其中各组份以重量百分数计：水溶性聚合物0.5％～15％、纳米氧化物0.1％～15％、偶联剂0.01％～5％、延缓交联剂0.01％～3％、助剂0.01％～1.5％、溶剂60.5％～99.37％；所述水溶性聚合物为带有羟基的水溶性聚合物；所述纳米氧化物由金属醇盐采用溶胶‑凝胶法在酸催化条件下通过水解‑缩合制备；所述偶联剂为有机硅氧烷类偶联剂。本发明制备的高阻隔涂布液性能优异，单独作为阻隔层或与无机沉积层结合使用均表现出优异的阻隔性能，并且耐蒸煮性能优异，可用于食品包装、医药包装及电子包装等。

技术领域

本发明涉及包装技术领域，特别是一种用于包装膜的水性高阻隔涂布液。

背景技术

为了避免包装的内容物变质，保持其功能和性能，要求用于食品、药品及电子物品的包装材料具有防止由气体(如氧气、水蒸气等)通过包装材料而引起包装内容物变质的性能。因此，要求包装材料具有足够的气体阻隔性。

目前应用广泛的阻气材料有聚偏二氯乙烯聚合物PVDC薄膜、多层共挤EVOH、蒸镀氧化物型阻隔性包装薄膜、金属箔或金属化薄膜等材料。PVDC薄膜为偏二氯乙烯聚合物，它是一种高阻隔性树脂，其O₂的透过系数稍高于EVOH，而CO₂和H₂O的透过系数比EVOH低。对湿度的敏感性小于EVOH，但对温度很敏感，温度从20℃升高到60℃时，其透过系数增大100倍。PVDC共聚物中VDC的含量达88％～93％时阻隔性最好。PVDC主要用于涂层，但其含有氯而受到限制，在国外因环保问题逐步被其它阻隔材料替代。

多层共挤EVOH薄膜因树脂分子结构中存在羟基，因此EVOH具有亲水性和吸湿性，纯EVOH制品的吸水性很高，严重影响阻隔性能。其阻气性随温度升高而下降，温度从20℃提高到35℃时，氧气的透过率要增加3倍多。因此EVOH材料不适宜作为耐高温蒸煮包装袋。

水溶性的聚合物如聚乙烯醇(PVA)由于具有大量的羟基，其分子内和分子间很容易形成氢键，使聚合物的致密性显著提高，具有优异的阻隔性能；但是在潮湿环境中这些羟基容易和水分子形成氢键，导致聚乙烯醇(PVA)聚集态结构发生变化，PVA膜层出现溶胀和脱落现象，使其阻隔性能大大下降，故耐水性差是水溶性聚合物作为阻隔膜层普遍存在的问题。

中国专利CN201110004629.X中提出一种耐水改性的聚乙烯醇涂布液，通过加入普通无机纳米粒子到聚乙烯醇中进行改性，但因无机纳米粒子与聚乙烯醇的相容性较差，配制过程难度很大，且涂布液不是透明液体，涂布后会影响薄膜透明性。

中国专利CN200380103536.6中提出了通过金属醇盐改性聚乙烯醇可增强其阻气性和耐水性，但是涂布液需在强酸(pH2)中才能稳定，这样生产过程中对设备腐蚀、损坏较大，同时对环境也会带来污染。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种具有优异耐蒸煮性能的水性高阻隔涂布液，所使用的水性高阻隔涂布液是通过溶胶-凝胶法所形成的纳米氧化物对带有羟基的水溶性聚合物进行改性得到，通过添加延缓交联剂来延缓其凝胶时间，使涂布液在pH值为4.0～6.5范围内保持优异的稳定性，便于大规模生产。

本发明的目的是这样实现的：

一种水性高阻隔涂布液，所述涂布液是由水溶性聚合物、纳米氧化物、偶联剂、延缓交联剂、助剂和溶剂制成，其中各组份以重量百分数计：水溶性聚合物0.5％～15％、纳米氧化物0.1％～15％、偶联剂0.01％～5％、延缓交联剂0.01％～3％，助剂0.01％～1.5％，余量为溶剂；

所述水溶性聚合物为带有羟基的水溶性聚合物；所述纳米氧化物由金属醇盐采用溶胶-凝胶法在酸催化条件下通过水解-缩合制备；所述偶联剂为有机硅氧烷类偶联剂。

上述水性高阻隔涂布液，所述水溶性聚合物为聚乙烯醇、淀粉、纤维素、壳聚糖中的一种或多种。