生产水溶的聚乙烯醇(PVA)浅析

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PVA作为原料。国内厂家主要使用PVA1799PVA1788PVA2488PVA0588等制膜,都不是改性产品,为了弥补膜材的缺陷,生产厂家主要是采用国产聚乙烯醇为主要原料,添加各种助剂,如:表面活性剂、增塑剂、防粘剂等以及复合淀粉去改善性能,经过这些配方调整,PVA 薄膜在性能、外观上确实有较大改善,但这些又与开发 PVA 水溶膜环保、迅速水溶的基本要求相矛盾,很难控制合适的添加剂量,又不引发环保问题,如果大量的化学助剂进入环境,对环境破坏程度不亚于普通塑料。而且这样制造的薄膜又会带来透明度的损失。

背景介绍:

我们在《PVA 水溶膜的用途》的文章中已经详细介绍了 PVA 水溶膜,这里我们简要介绍一下生产水溶膜的最主要原料-聚乙烯醇。

聚乙烯醇(PVA 或 PVOH)是一种可水溶解的特殊高分子聚合物,也可以称之为可水溶的“塑料”。聚乙烯醇自身具有耐溶剂性、阻气性、高透明、抗静电等等优异品质。PVA 水溶膜产品是绿色环保材料,在欧美、日本等国均得到国家环保部门的认可,第三方测试显示出聚乙烯醇生物耗氧量(BOD)比淀粉要小得多。生物试验表明,聚乙烯醇无毒,会阻止微生物的生长繁殖,对固体废物处理和环境卫生没有影响;聚乙烯醇几乎可以完全被分解,特别是聚乙烯醇进入土壤还有改善土壤的作用。

中国是聚乙烯醇最大生产国,国内生产水溶膜产品的厂商使用的原料最多PVA1788 或 PVA1799,生产工艺基本是带式醇解工艺,各个厂家的产品质量参差不齐,中国 PVA 水溶膜发展也有 20 几年,瞄准国外产品一直在追赶,几家有名的制膜厂商制作快速溶解的水溶膜采用的原料基本是进口产品,以可乐丽公司居多。

PVA 薄膜使用方面的主要问题

  • 用于洗衣凝珠的 PVA 水溶膜漏液是最多投诉的问题;有些厂商通过添加助剂解决了漏液,包装膜水溶性又变差,客户使用后不溶物会粘在衣服上。
  • 作为一般包装用途的 PVA 薄膜的拉伸强度、撕裂强度、使用体验和普通塑料还是有区别。
  • 完全聚乙烯醇制作的购物袋不耐水,一旦液体渗漏或遇到下雨天气客户的使用感觉就会很差。
  •  为降低熔点添加诸多助剂,降低了生物降解性能。

PVA 薄膜的制造方法与原料选择:

使用特殊制膜设备,利用 PVA 的水溶性,配制 10%-30%的水溶液制膜。

这是国外制造水溶膜的基本方法,主要是不同温度的水溶膜需要选择不同的改性

PVA作为原料。国内厂家主要使用PVA1799PVA1788PVA2488PVA0588等制膜,都不是改性产品,为了弥补膜材的缺陷,生产厂家主要是采用国产聚乙烯醇为主要原料,添加各种助剂,如:表面活性剂、增塑剂、防粘剂等以及复合淀粉去改善性能,经过这些配方调整,PVA 薄膜在性能、外观上确实有较大改善,但这些又与开发 PVA 水溶膜环保、迅速水溶的基本要求相矛盾,很难控制合适的添加剂量,又不引发环保问题,如果大量的化学助剂进入环境,对环境破坏程度不亚于普通塑料。而且这样制造的薄膜又会带来透明度的损失。

在成本还能接受的情况下,生产快速溶解的 PVA 膜,使用进口的 PVA 原料就成为首选。

使用普通制膜设备制膜

该方法需要提前预制吹膜级 PVA 造粒料,需要将 PVA 预制成符合加工条件的低熔点物料,是一种复合配方。最主要的预制方向是降低熔点、改善塑化性能、提高膜强度和拉伸率。现阶段该方法制得的膜还没有完全达到水溶液方法制膜的水平,但从生产效率方面看,极具发展前途。

环顾全球,我们看到制作出高质量 PVA 水溶膜的厂商几乎都是聚乙烯醇制造商,例如:日本可乐丽公司、日本三菱化学公司(日本合成化学公司)、日本积水公司等等,对于具有独特配方的美国 MONOSOL 公司,日本可乐丽公司把它收入囊中,这是因为他们得天独厚的制造优势,这些公司最好的制造水溶膜的聚乙烯醇基本自产自消不外卖,局外人无法参透其中奥秘。外卖的一些品种属于是早期的原料,是被他们自身使用淘汰的材料。

从技术角度,生产水溶膜级别聚乙烯醇的选择原则:

  • 现有市场信息和制造经验都显示出:只有使用化学改性的聚乙烯醇作为 PVA 薄膜的原料才能制造出高品质的洗衣凝珠用 PVA 膜。
  • 理论上,可以生产薄膜的聚乙烯醇为阴离子改性聚乙烯醇、阳离子改性聚乙烯醇和非离子改性聚乙烯醇,这些改性产品都是化学改性,改变 PVA 的结晶度和熔融温度以及成膜性能。还有市场上常见的物理改性方法制得的吹膜级、注塑级 PVA,主要依靠添加可降低 PVA 熔融温度、改善加工性能的物料,使得 PVA 易于加工,弊端在于添加剂的加入,影响了 PVA 薄膜自身的功能。
  • 制作 PVA 薄膜,需要高纯度、低灰分、低 VOC 的聚乙烯醇作为原料。
  • 阴离子改性聚乙烯醇生产的水溶膜具耐碱性,与玉米淀粉相容性佳,如果洗衣液 pH 值偏碱性,对该级别薄膜影响最小。
  • 非离子改性聚乙烯醇可以制造非常柔软的膜。
  • 完全醇解的聚乙烯醇制得的膜,较难溶于水或溶于热水。
  • 部分醇解的聚乙烯醇制得的膜较易溶于水。
  • 使用耐水级别聚乙烯醇制得的膜,可以制得耐高温且具耐水性的薄膜。
  • 选择化学改性的 PVA 作为主要原料,添加剂品种越少越好。
  • 用于食品包装的 PVA 水溶膜,须严格限制添加剂的种类和级别,并需要取得各国监管部门的批准许可。

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