[發(fā)明專利]高阻隔性能的熱塑性聚乙烯醇薄膜及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911004123.1
• 申請(qǐng)日: 2019-10-22
• 公開（公告）號(hào): CN112693197B
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王洪學(xué);李聰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院
• 主分類號(hào): B32B27/30
• 分類號(hào): B32B27/30;B32B27/08;B32B27/22;B32B27/18;B32B27/20;B32B33/00;C08J5/18;C08L29/04;B29D7/01
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本發(fā)明涉及一種高阻隔性能的熱塑性聚乙烯醇薄膜及其制備方法，主要解決現(xiàn)有技術(shù)中聚乙烯醇經(jīng)熱塑加工后，薄膜的阻隔性能受濕度的影響較大，致使應(yīng)用范圍受限的技術(shù)問題。通過采用一種熱塑性聚乙烯醇與乙烯?乙烯醇共聚物組合物薄膜，具有多層組裝熱塑性聚乙烯醇2維納米層與乙烯?乙烯醇共聚物2維納米層交替結(jié)構(gòu)，總納米層數(shù)至少20層，所述薄膜在相同條件下的透氧速率比兩種起始原料的加成理論值低至少25％的技術(shù)方案，較好地解決了該問題，可用于高阻隔性能的熱塑性聚乙烯醇薄膜的工業(yè)化生產(chǎn)中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子材料的改性與制備領(lǐng)域，渉及一種高阻隔性能的具有組裝納米層交替結(jié)構(gòu)的熱塑性聚乙烯醇組合物薄膜，本發(fā)明還渉及一種制備高阻隔性能的熱塑性聚乙烯醇組合物薄膜的方法。

技術(shù)背景

聚乙烯醇(PVA)是一種綜合性能優(yōu)異的可由石油或非石油路線大規(guī)模生產(chǎn)的多羥基極性聚合物，通常由醋酸乙烯聚合再經(jīng)過醇解制備得到，具有優(yōu)異的耐化學(xué)腐蝕性、耐磨性和氣體阻隔性，在農(nóng)藥、危化品包裝、日用品、醫(yī)藥、光學(xué)儀器等方面具有廣泛的應(yīng)用。其與最早開發(fā)的阻隔材料聚偏二氯乙烯(PVDC)相比，具有生物環(huán)保，可降解的優(yōu)勢(shì)。與阻隔性樹脂乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)相比，制備工藝簡(jiǎn)單，成本較低，力學(xué)性能更優(yōu)。

聚乙烯醇薄膜一般均采用以聚乙烯醇水溶液為原料的濕法生產(chǎn)，目前市售多采用濕化流延方法，但流延法生產(chǎn)周期長，效率低，成本較高，不能生產(chǎn)與不溶于水的高分子材料如聚乙烯的多層共擠薄膜，限制了水溶法PVA膜在多層熔融共擠阻隔薄膜領(lǐng)域的應(yīng)用。由于這些限制，聚乙烯醇只能先溶解再涂覆到不溶水的高分子材料表面做阻隔應(yīng)用，但涂覆在其它薄膜表面的聚乙烯醇容易受空氣濕度影響而降低其阻隔性能。

聚乙烯醇由于分子內(nèi)及分子間大量氫鍵的作用，其熔點(diǎn)與分解溫度接近，不具備熱塑加工的性質(zhì)。國內(nèi)外對(duì)聚乙烯醇熱塑改性的研究工作較多，主要有共聚法、共混法、后反應(yīng)法和增塑法，其中增塑法最為簡(jiǎn)單有效，一般采用水、甘油、多元醇及其低聚物、無機(jī)鹽、醇胺等單組分或多組分復(fù)合作為增塑劑，通過兩步法或多步工藝法，降低聚乙烯醇的熔點(diǎn)，改善其加工流動(dòng)性，但多數(shù)工藝繁瑣復(fù)雜。此方法制備的聚乙烯醇的熔體強(qiáng)度較低，流動(dòng)性較差，熱塑加工應(yīng)用范圍較窄，使低成本大規(guī)模推廣應(yīng)用受限。

US?4952628公開了一種非結(jié)晶性聚酰胺和EVOH的組合物，EVOH的加入可以一定程度上降低聚酰胺對(duì)濕度的敏感性，從而維持較好的阻隔性能。CN107200977將EVOH、高聚合物度(1500-3000)、高醇解度(97-100％)的聚乙烯醇粉料、水進(jìn)行溶液共混，輔以增塑劑、表面活性劑、氧化劑，經(jīng)過流延制備得到了聚乙烯醇系光學(xué)膜，其阻隔性能未知。且由于其采用高聚合度、高醇解度的PVA，難以進(jìn)行熱塑加工，只能預(yù)混，然后以水為溶劑的濕法流延進(jìn)行生產(chǎn)，成本增加，過程復(fù)雜。因此亟需一種具有高阻隔性能同時(shí)又能夠進(jìn)行熱塑加工的聚乙烯醇材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之一是現(xiàn)有技術(shù)中存在的聚乙烯醇薄膜的阻隔性能對(duì)空氣濕度敏感而致使應(yīng)用范圍受限的問題，提供一種熱塑性聚乙烯醇與乙烯-乙烯醇共聚物組合物薄膜，該薄膜采用的組合物可以有效地提高組合物的熔體強(qiáng)度并把組合物的粘度降到低于熱塑性聚乙烯醇和乙烯-乙烯醇共聚物起始原料的共混加成理論粘度，使其在加工過程中更加節(jié)能；該組合物薄膜，具有“意想不到”的、規(guī)整的、連續(xù)的組裝多層納米層交替結(jié)構(gòu)，可以有效地降低其對(duì)空氣濕度的敏感性，將其在相同條件下的透氧速率降低到低于熱塑性聚乙烯醇和乙烯-乙烯醇共聚物起始原料薄膜的加成理論透氧速率，性能優(yōu)于現(xiàn)有同類熱塑性聚乙烯醇薄膜。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之二是提供一種制備熱塑性聚乙烯醇與乙烯-乙烯醇共聚物組合物薄膜的方法，該方法得到的組合物薄膜，具有“意想不到”的、規(guī)整的、連續(xù)的、多層組裝聚乙烯醇2維納米層與乙烯-乙烯醇共聚物2維納米層交替結(jié)構(gòu)；該方法得到的組合物薄膜，在較低濕度下(10％)的透氧速率比兩種起始原料薄膜的加成理論值低至少25％；在較高濕度下(50％)的透氧速率比兩種起始原料薄膜的加成理論值低至少35％。