水溶聚乙烯醇薄膜的研发与应用(一)

2007/8/10 15:04:24

本文对可溶性包装材料的概念、可溶性条件、成分组成、工艺及特性进行了研究，特别是可溶性包装材料在食品包装领域的应用进行了探讨，重点分析了以聚乙烯醇为主要原料制成的可溶性包装材料。　　一、可溶性包装材料的概念　　很多包装材料都是可溶的，只是所需要的条件不同。如纸包装材料就是典型的可溶性包装材料，而大量的塑料包装材料则是不可溶的包装材料。有的包装材料在常温下溶解，有的则在高温下溶解，有的需要苛刻的附加条件下才能溶解，有的则在自然条件下溶解，有的在短时间内便可溶解，有的则要很长时间才能溶解，有的包装材料则要通过各种化学与生物等综合作用下才能溶解，有的包装则根本就不能溶解（如塑料类包装材料）。　　我们这里所要研究的可溶性包装材料则指的是在常温下自然溶解的包装材料。目前，人们研究得较多或正在进行研究的降解包装材料，如自消型包装材料、水溶性包装材料均属于可溶性包装材料。可溶性包装材料主要是针对目前塑料包装（特别是塑料包装薄膜）难以降解污染环境而研究开发的新型材料。　　由上可知，可溶性包装材料就是那些被置于自然界中，在常温下便可自动分解的包装材料。这些材料很多，这里着重分析水溶性包装材料。　　二、水溶性薄膜的开发与特性　　这里研究的可溶性包装主要指水溶性薄膜。目前，所用到或正在开发中的水溶性薄膜均以聚乙烯醇为主要成分制得。当前，国内外均以聚乙烯醇为主要原料，对水溶性薄膜进行开发研究。例如，株洲工学院开发并于2000年经部级鉴定的水溶性包装材料———新型包装材料水溶性薄膜。这里就以聚乙烯醇为主要原料的水溶性薄膜进行剖析。　　1、水溶性　　水溶性薄膜是利用聚乙烯醇对水的极度敏感性实现其水溶的。在聚乙烯醇的分子结构中含有大量的水溶性羟基。　　聚乙烯醇是由聚醋酸乙烯水解得到的。它具有优良的结晶性，相邻分子间有很强的吸引力，聚乙烯醇的分解温度低于其熔融温度，纯聚乙烯醇可溶于水，并通过对聚醋酸乙烯水解性的控制来改变其溶解度。聚乙烯醇的水溶性已有较为详细的研究，只是由于其成膜工艺较为困难，特别是要使它保持水溶性的成膜则更为困难。　　聚乙烯醇的水溶性与其皂化程度有关（聚乙烯醇可将聚醋酸乙烯酯与碱皂化制得），完全皂化物只能溶于热水中，在冷水中不能溶解，而部分皂化物可溶于冷水。　　2、组成成分及作用　　在水溶性薄膜的主要成分中，聚乙烯醇所占比例在75％～78％，其它均为辅助添加剂。所加入的辅助添加剂要求无毒，且与聚乙烯醇相容，同时与聚乙烯醇之间只发生物理溶解，以改善其物理性能、力学性能、工艺性能以及水溶性能，但基本不改变其化学反应过程和化学性能。　　加入表面活性剂的作用在于增加聚乙烯醇在水中活性和分散混合效果，降低表面张力，消除气泡和改善成膜与载体间的剥离性能。　　加入增塑剂的目的是增加水溶性薄膜的柔软性和可塑性。　　防粘剂的作用主要是防止薄膜在高温条件不产生吸湿粘连，以影响薄膜的正常使用。　　快干剂的作用是为了提高制膜速度，加快水分蒸发，提高生产效率和成品率。　　脱膜剂的使用是在制膜时，使薄膜顺利脱离输送带或支承载体（传送辊、刮刀等），并提高膜的均匀性。　　3、制作工艺　　水溶性薄膜的制作工艺类似于流延涂布工艺。它包括制胶、过滤、流延涂布、烘干、剥离、收卷等工序。　　在制作水溶性薄膜时，选择原料必须要求无杂质，否则得到的水溶薄膜不光滑、有气孔、产生砂眼等缺陷，因此，制胶后必须进行过滤将杂质或未溶物剔除。　　必须高浓度制胶，其胶液质量应严格控制，在反应釜中的时间、温度、压力必须根据实验加以确定。　　流延涂布必须均匀，其涂布量也必须先经过试验加以确定。烘干时的热风（一般采用热风哄干或其它干燥方法）温度、热风流量也必须严格控制，否则温度过高或热风流量过大会使薄膜变硬和发皱而影响效果，而温度过低或热风流量过低会很难达到去除水分的目的，或者降低成膜的效率。　　其它方面，如张力、运行速度等也必须严格控制。

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