薄膜用聚乙烯醇改性的研究现状及进展.docx

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1、薄膜用聚乙烯醇改性的研究现状及进展聚乙烯醇(PVA)是一种含有大量羟基的聚合物，其结构式为：（CH2CHOH）n。由于其侧基—H和—OH的体积均小，可进入结晶点中而不造成应力，故有高度结晶性，使PVA的透气性很小。同时由于—OH基团的存在，使PVA有很高的吸水性。PVA是一种性能优良，用途广泛的水溶性聚合物。由它制备的薄膜具有优异的阻氧性、阻油性、耐磨性、抗撕裂性、透明性、抗静电性、印刷性、耐化学腐蚀性等，并在一定条件下具有水溶性和可生物降解性，在薄膜材料中占有独特的、十分重要的地位。目前，薄膜用聚乙烯醇改性的工作主

2、要集中在以下几个方面：热塑性阻隔包装薄膜用改性、水速溶性包装薄膜用改性、可生物降解薄膜用改性。　1薄膜用PVA改性的研究现状及进展　　1．1热塑性阻隔包装薄膜用PVA改性PVA属于高阻隔性材料，但其含有大量的羟基，能形成大量的分子内和分子间氢键，其熔融温度与分解温度非常接近，难以热塑加工。目前市售的PVA薄膜大多采用流延法生产，但流延法生产的周期长、效率低、膜厚、质量不稳定，工人操作劳动强度大、成本高，从而限制了PVA薄膜的推广应用。因此，对PVA进行改性，使PVA的熔点低于其分解温度，实现PVA的热塑加工成膜，具有

3、巨大的经济效益和社会效益。对此，国内外均投入大量人力、物力竞相研究，并取得了一定进展。其要点均是加入大量的水作增塑剂，降低PVA的熔点，使其低于PVA的分解温度从而实现PVA吹塑成膜。但这些方法工艺较复杂，对仪器设备和操作人员的素质要求高，尚未实现工业化生产。近几年来，国内外在改善PVA热塑加工性能方面采用的方法有：1)加入丙三醇、乙二醇、水等小分子物质进行增塑，但这些小分子在长期使用中易析出制品表面，影响制品的性能，所以应用较少；2)加入单体原位聚合(如尼龙单体等)，形成与PVA有互补结构的聚合物或辅以少量极性小分

4、子物质，在PVA体系中均匀分散并形成氢键作用，打乱PVA分子的规整排列，使其结晶度及熔点降低；3)与其它单体共聚，如乙烯-乙烯醇(EVOH)；4)控制分子量及醇解度，分子量越小、醇解度越低，其熔融温度越低。　　国内在这方面的研究主要有四川大学高分子研究所、轻工业塑料加工应用研究所和北京工商大学材料科学与工程系。其中四川大学高分子研究所王琪等通过制备与PVA有互补结构的聚合物和增塑剂，限制了PVA的结晶，降低了PVA的熔点，增加了其热稳定性，可以实现PVA的热塑加工。其大致工艺路线：1)将起始原料(按重量计)可聚合单体

5、5~45份溶于水5~40份配成一定浓度的溶液，然后加入辅助添加剂0．1~20份，搅拌成均匀的溶液；2)将上述溶液于150℃溶胀PVA(聚合度500~2000，醇解度为87％~100％)40-85份；3)将溶胀良好的PVA进行热塑加工，温度为80~190℃，成型前熔融时间为0．2~20min；4)将热塑成型材料于温度100~200℃热处理5~30min。研究发现，改性剂的加入大大改善了PVA的热塑加工性能，在140℃即可热压成型，且膜均匀性好、厚度小、强度高、柔韧性好、透明性高。轻工业塑料加工应用研究所及北京工商大学材

6、料科学与工程系项爱民等通过加入醇胺类塑化改性剂，降低了PVA的塑化温度。其工艺路线如下：　　研究发现，在相同的塑化改性剂用量下，随着PVA相对分子质量的增加，其塑化温度升高。　　具体数据见表1。　　随着醇解度增加，PVA塑化性能下降，塑化性能与醇解度的关系见表2。　　水等极性低分子较易插入PVA内部使其改性，但由于水的沸点较低，成型时易起泡，使加工工艺难于稳定；低聚物相对分子质量较大、沸点较高，与其作用所需时间较长，易使PVA在高温下氧化发黄，熔体强度下降，无法满足加工性能要求。醇胺类复配改性剂能使PVA在适当的温度

7、下塑化、挤出加工，实现PVA干法挤出造粒及吹膜。随着改性剂量的增加，其熔融温度下降较大，熔体流动性增加。当改性剂用量继续增加，其熔融温度下降减缓。　　国外在这方面的研究进展也很大。日本合成化学公司最近开发出ユコマテイAXPVA共聚物薄膜，其成型加工性能优异，熔点在200~210、之间，成型加工温度在210~230℃范围内，其热塑加工性是通过与其它单体共聚而实现的。美国开发的KURARAYPOVALCP系列PVA树脂具有良好的热塑加工性能，可以在170℃左右熔融加工。据报道，其热塑性及水溶性是通过控制PVA的聚合度和醇

8、解度而获得的。　　1．2水溶性包装薄膜用PVA改性　　一般方法制造的聚乙烯醇水溶性薄膜在5℃的低温时很难溶解，有的甚至不溶解。因此，对PVA进行改性，增加其水速溶性和热熔性是重要的研究内容。作为一种新颖的包装材料，在欧美、日本是一种被广泛用于在水中使用包装物的包装，如农药、化肥、颜料、水处理剂等。这种单元包装的优点是投入水中很快溶解，其中的包装