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聚乙烯醇薄膜的性能和用途

发布时间:2015-4-24 10:55:43 浏览:

聚乙烯醇薄膜的性能和用途
1 概述
聚乙烯醇(PVA)是一种水溶性聚合物,特点是致密性好、结晶度高,粘接力强、制成的薄膜柔韧平滑、耐油、耐溶剂、耐磨耗、气体阻透性好,以及经特殊处理具有的耐水性,用途广泛。
聚乙烯醇对人体无毒、无味、无害,与自然环境具有良好的亲和性,不累积,无污染。
聚乙烯醇薄膜是以聚乙烯醇为主体,加入改性剂等助剂,经过特殊工艺加工、可以被土壤中的微生物完全降解的绿色环保功能性材料。它可在短时间内降解为二氧化碳和水,并有改良土地的作用。
聚乙烯醇薄膜最大的优点是水溶性,最大的缺点是耐水性差。之所以耐水性差,是由于其分子中带有亲水性的羟基(-OH)。如果能将羟基适当封闭,接上耐水性基团,就可提高PVA薄膜的耐水性。PVA含有羟基,可发生多元醇的一切典型反应,选用适当的缩聚物,在添加量不大的情况下,就能与PVA中的羟基适度交朕,使PVA形成一种强韧的三维结构,稳定了PVA在湿态条件下的气密性,提高了耐水能力。
实际应用中,可以通过调整原料、配方和工艺来控制聚乙烯醇薄膜的水溶性和吸潮性,以此来满足不同使用目的的需要。
2 分类
聚乙烯醇薄膜按照溶解特性分为以下几类:
常温溶薄膜(NT型,又称快溶薄膜、冷溶薄膜): 溶解温度25℃
中温溶薄膜(IT型,又称中溶薄膜、热熔薄膜): 溶解温度65℃
高温溶薄膜(HT型,又称难溶薄膜、耐溶薄膜): 溶解温度85℃
特种薄膜:可以根据具体用途设计配方和工艺,达到特殊使用的要求。
3 性能
3.1 环保性
PVA薄膜产品属于绿色环保材料。有关部门测得PVA生物耗氧量(BOD)比淀粉小得多,美国空气产品公司把Airvol公司的PVA产品进行生物降解5天后,测得的BOD量低于最初BOD总量的1%。经过生物试验证明PVA既无毒。
就降解机理而言,PVA材料具有水和生物两种降解属性,首先溶于水形成胶液渗入土壤中,可增加土壤的团粘化、透气性和保水性,特别适合于沙土改造。在土壤中的PVA材料可被土壤中的细菌分解,最终可降解为CO2和H2O。
3.2 水溶性
PVA的溶剂是水,但对水的溶解性很大程度上受聚合度的影响,特别是受醇解度的支配。醇解度在88%以下时,在20℃常温的常温水中几乎完全溶解。随着醇解度的上升溶解度大幅度下降,完全醇解的PVA在水中的溶解极微。
PVA薄膜的水溶性与薄膜的厚度和水的温度有关,相关数据表如下:
 溶解水温 开始溶解时间
(分钟) 完全溶解时间
(分钟)
常温溶薄膜 25℃ 0.5 15
中温溶薄膜 65℃ 0.5 10
高温熔薄膜 40℃以下完全不溶,85℃以上完全溶解 0.5 10
注:1、薄膜厚度:20μm,2、在动荡水中。
3.3 强度和耐候性
PVA薄膜韧性好,拉伸强度大,抗撕裂强度居各类薄膜之首,其双向拉伸强度优越,耐候性好,使用寿命长。各种薄膜强度性能如下表:
 PVA膜 PT膜(玻璃纸) PE膜 PP膜 PVC膜
拉伸强度(MPa) 44.1~63.7 54.9~131.4 17.3~19.1 45.1~53.9  20.6~17.6
延伸率(%) 150~400 15~25 50~600 200~600 5~25
3.4 脱模性和金属镀性
PVA薄膜对疏水性极强的塑料亲和力低,对极性小的各种有机材料的脱膜(剥离)性能好。
PVA薄膜可以在1.33×10~266×10Pa的真空下镀铝,其制品在30℃水中浸24小时,镀层不会剥离。
3.5 透明性和光泽性
PVA薄膜的透明度、光泽度均优于其它薄膜。
 PVA膜 PT膜(玻璃纸) PVC膜 PET膜
透过率% 90.1 60.5 50.4 57.8
反射率% 81.5 60.5 79.5 22
3.6 透湿性
PVA膜的透湿性和玻璃纸相似,是一种透湿度极高的薄膜,包装热、湿物品时不会产生雾滴。按照JIS-Z1503测定的数据如下表:
 PVA膜 PT膜(玻璃纸) PVC膜 PET膜
透湿度 1500~2000 1300~2000 120~180 35~180
3.7 阻隔性
PVA薄膜在干燥条件下有优异的阻氧性能,它的透氧系数是各种树脂薄膜中最低的。
PVA的分子链上存在大量羟基(-OH),处于潮湿环境中这些羟基易和水分子形成氢键,导致PVA聚集态结构发生变化,使PVA的阻隔性大大下降。随着相对湿度的上升,其氧气透过量明显上升。
PVA薄膜对水分及氨气具有较强的透过性,但对氧气、氮气、氢气、氦气、氩气及二氧化碳等具有优越的阻隔性,常压环境下对氧气的阻隔率约为常用聚乙烯薄膜的1000倍,聚丙烯膜的300倍。使用PVA薄膜可以完好地保持被包装产品的成分及本身的气味。用Salame法测试得出不同塑料的透气率表:

塑料品种 Parmachor值 透气率(cc.20μ/m2•24h•1atm)Salame法测试值 实测值
   N2 O2 CO2
PVA 160 0.02 0.06 0.21 0.2
PVCD 97 0.6 3.6 12 2
PET 68 21 80 310 40
PVC 61 100 200 1000 300
HDPE 39 800 2000 12000 2500
PP 31 1600 5400 20000 3000
PS 27 2400 8000 26000 
LDPE 26 3200 10000 36000 10000
3.8 防静电性
很多塑料薄膜都有很强的带电性,而PVA薄膜几乎不带静电。使用PVA薄膜包装产品的过程中,不会因为静电而引起其可塑性降低或静电附尘。
 PVA膜 PT膜(玻璃纸) PVC膜 PE膜 PET膜
静电压 1.2V 1.3V 40.5V 98.6V 120.6V
3.9 印刷性能
PVA膜具有优良的水色和油墨印刷性,这是现有塑料薄膜只能用油墨印刷不可比拟的优点,可用于水转移印刷,如:玻璃、陶瓷、电器外壳、汽车部件等等不规则表面的彩色印刷。同时PVA薄膜极性强,印刷时可不用电火花处理,目前也广泛地应用在特种印刷行业上,如水转印膜衬底。
3.10 热封性
水溶性包装薄膜具有良好的热封性,适合于电阻热封及高频热封,热封强度与温湿度、压力、时间等条件有关,一般大于200g/cm2。
3.11 耐油性及耐溶剂性
PVA薄膜具有极好的耐油性(植物油、动物油、矿物油)、耐有机溶剂和碳水化合物等。但强碱、强酸、氯自由基及其它可与PVA发生化学反应的物质(如硼砂、硼酸、某些染料等),这类物质不适合采用PVA薄膜包装。
A 油脂吸收量表
油  品 测试条件 PVA PET OPP PE OPS
汽  油 20℃,10天 0 1.1 1.1 4.7 
柴  油 40℃,30天 0 3.2 5.2 3.5 2.8
色拉油 40℃,30天 0 1.8 3.1 4.6 1.5

B 溶剂吸收量表
溶  剂 PVA EVAL CPP OPP PET
甲  苯 3 120 3740 6120 670
异丙醇 80 3440 600 430 1070
乙酸乙酯 10 240 2950 3700 1520
甲乙酮 7 500 2070 2790 1560
总  量 100 4300 9360 13040 4820
3.12 保香性及防止升华性
PVA薄膜的保香性及防止包装物升华的性能极佳,采用PVA薄膜包装,不仅能很好地保持包装物的香味,而且也可防止包装物受到外界异味的影响。
保香性测试表
内装物 玫瑰香精(1ml) 柠檬香精(1ml) 苹果香精(1ml) 风油精(1ml) 酱油(2ml) 茶叶(3g) 香烟(3g)
PP
(25μm) 1小时 1小时 1小时 1小时 3小时 1天 1天
PP/PE(65μm) 3小时 1天 1天 1小时 1周 1周 1周
PVA/PP(32μm) 1周 1周 1周 2天 4周
以上 4周
以上 4周
以上
4应用
4.1 快溶薄膜
 农药、化工产品内包装衬袋,可避免手触摸农药及化工产品,没有残留农药在塑料袋中。
 水泥添加剂包装袋,避免粉尘飞扬危害环境。
 刺绣衬底、假发等织物载体。衬托载体,便于清理。
 人造大理石脱模膜,在型膜内垫上水溶膜,可快速脱模。
 水转移印刷,在该薄膜上印刷后可转印到曲面上。
 种子袋,把种子按固定间隔包装起来再埋入地下,节省贵重种子,可省去间苗的繁忙。
 医院洗涤包装袋,无需接触污染的衣服将包装袋直接投入洗衣机。
 垃圾袋。
4.2 中溶薄膜
 食品、化妆品包装袋,超市购物袋。
 食品包装复合膜、高级纺织品、胶袋包装袋、包装缓冲气垫。
 用玻璃纸型印刷油墨便可得到美观的印刷效果。
 动物油、植物油、矿物油的包装和油脂食品的包装。
 用于茶叶、咖啡、咖喱粉、辣椒粉、胡椒粉等香料的包装封存。
 可用于小杂粮、油料、海鲜干发、名贵中药材、烟草等包装,与除氧剂或抽真空配合使用,其防霉、防虫蛀、防退色的保质保鲜。
 电子产品防静电包装。
4.3 难溶薄膜
 服装、鞋帽、皮革及皮革制品、工艺美术、文稿、档案的封存,与除氧剂配套使用,有防霉、防虫蛀、防氧化变色的功效。
 用玻璃纸型印刷油墨便可得到美观的印刷效果。
 醇类、醚类、酮类、酯类、化工原料及中间体的包装。
 日用品、医药、玩具包装。
 用于无线电元器件及整机、精密机械、军械、雷达、弹药的封存,有独到的防氧化锈蚀的功能。
 光学仪器、镜片及零配件采用综合封存,可防止发霉和起雾。
4.4 特种薄膜
聚乙烯醇薄膜还可以用于偏振模、汽车贴膜、挡风玻璃夹层、卫生材料制造等特殊领域。