一种聚乙烯醇水溶膜及其制备方法与流程

本发明属于聚乙烯醇改性，具体涉及一种聚乙烯醇水溶膜及其制备方法。

背景技术：

1、聚乙烯醇(pva)是常见的高分子材料之一，具有水溶性、亲水性、生物相容性、无毒无害等优点，近些年来被应用到洗衣凝珠行业，但由于洗衣凝珠包装要求低温速溶而pva分子上具有大量的羟基，易产生分子间和分子内氢键作用从而影响其水溶性，因此需要通过控制pva分子间氢键作用程度来调节其水溶性，同时，由于氢键作用变化导致的力学性能变化也需同步调节。

2、传统改性pva水溶膜的制备方法主要是先利用环氧树脂、纳米二氧化硅、羟乙基等先对pva进行改性，然后加入复配增塑剂、抗氧剂、抗粘连剂等助剂，通过流延法制备出快速水溶性聚乙烯醇膜。专利文献cn117924862a公开了一种聚乙烯醇水溶膜及其制备方法，所述pva水溶膜包括：第一聚合度聚乙烯醇、第二聚合度聚乙烯醇、交联剂、增塑剂、润滑剂及抗氧化剂；按重量份计，第一聚合度聚乙烯醇为100份，第二聚合度聚乙烯醇为20～50份，交联剂为0.01～0.1份，增塑剂为10～30份，润滑剂为0.1～1份，抗氧化剂为0.1～2份。该法中，采用硼酸、二元酸和二元醛作为交联剂提高pva膜水溶性，但是无额外的亲水因子，无法进一步提高薄膜水溶性实现其低温速溶性；另一方面，其所选原料为高、低分子量的pva共混，由于低分子量pva的存在和交联剂用量的限制，使得膜强度较低，无法满足一些高强度包装需求，例如洗衣凝珠包装膜，限制了其应用范围。因此，亟需一种高强、低温速溶pva的制备方法解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的之一在于提供一种聚乙烯醇水溶膜，以解决聚乙烯醇膜水溶性较差、强度较差的问题；

2、本发明的目的之二在于提供一种聚乙烯醇水溶膜的制备方法。

3、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

4、第一方面，一种聚乙烯醇水溶膜，包括：pva、增塑剂和改性剂；其中，所述增塑剂的用量为pva用量的10％～20％，所述改性剂的用量为pva用量的0.1％～2％。

5、作为本发明进一步的方案，所述pva原料为聚合度为1000～2000和醇解度为85％～95％的pva中的一种或多种组合。

6、作为本发明进一步的方案，所述增塑剂包括酰胺类、醇胺类、小分子醇类、多元醇中的任意一种或多种组合。

7、作为本发明进一步的方案，所述酰胺类包括己内酰胺或丙烯酰胺；所述醇胺类包括二乙醇胺或三乙醇胺；所述小分子醇类包括甘油、二甘醇或三甘醇；所述多元醇包括山梨醇、木糖醇或聚乙二醇。

8、作为本发明进一步的方案，所述改性剂包括多元酸类、尿素、一价金属盐和二价金属盐中的一种或多种组合。

9、作为本发明进一步的方案，所述多元酸类包括硼酸、柠檬酸、琥珀酸或苹果酸；所述一价金属盐和二价金属盐包括氯化锂、氯化钠、氯化镁、氯化锌、硫酸钠、三聚磷酸钠、三偏磷酸钠或硫酸镁。

10、第二方面，一种聚乙烯醇水溶膜的制备方法，包括以下步骤：

11、s1.向去离子水中加入pva，配置成质量浓度为10％～30％pva水溶液，加入增塑剂和改性剂于30℃溶胀，再于80～150℃条件下，进行变速搅拌共混，反应结束后脱泡；

12、s2.将s1脱泡后产物进行流延制膜，干燥后得到含水率为4％～12％的pva水溶膜。

13、作为本发明进一步的方案，所述去离子水的ph为5～10。

14、作为本发明进一步的方案，所述s1中溶胀时间为10～60min。

15、作为本发明进一步的方案，所述s1中变速搅拌共混包括先以180～220r/min的转速搅拌溶解3h后，再以80～120r/min的转速继续搅拌1～2h。

16、作为本发明进一步的方案，所述s2中干燥温度为90～105℃。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果：

18、1.本发明提供了一种聚乙烯醇水溶膜及其制备方法，基于pva微交联或络合机理，选择多元酸类、尿素或一价、二价金属盐中的一种或多种组合作为改性剂与pva树脂、增塑剂等在溶液流延的溶解反应釜中同时加入，通过流延技术可实现一步法改性得到pva低温速溶膜；改性剂的微交联或络合作用阻碍pva分子间氢键，其上多余官能团如羧基、羟基、磺酸基、氨基、正、负离子等起到额外亲水作用，综合作用提高pva膜水溶速率。选择较高分子量pva作为原料，添加合适增塑剂，不仅能提高薄膜水溶性，由于交联或络合使得pva树脂分子量增加而导致膜产品强度增高达到或超过市场应用需求，具有较高市场的竞争力。

19、2.本发明通过溶液流延法制备聚乙烯醇水溶膜，传统熔融共混法制备出的pva水溶膜由于残留乙酸钠高温蒸汽水解为乙酸气味大、制备过程存在二次受热导致透明度低、pva熔融温度与分解温度接近导致部分pva脱水分解使得产品颜色发黄、有糊味且吹膜受力不均匀容易使得膜厚度差异较大、难收卷等问题，相对来说，溶液流延法工艺简单，所得产品质量、性能优异，能满足较高品质膜要求。

20、3.本发明方法通过在pva成膜液中加入多元酸类、尿素或一价、二价金属中的一种或多种改性剂，利用它们与pva上羟基之间的微交联或络合反应达到简单、高效制备改性聚乙烯醇低温速溶膜的目的，同时通过提高其力学强度。改性pva的同时，避免了传统方法改性pva带来的步骤复杂及成本过高的影响。本技术中通过实验筛选出柠檬酸、苹果酸、琥珀酸、氯化镁、氯化锌、氯化钠、氯化锂、硫酸钠、三聚磷酸钠、三偏磷酸钠及尿素中的一种或多种改性剂组合为更优选改性剂，其在一定浓度范围可制备出机械性能、水溶性均提高的改性pva水溶膜，同时，该类型改性剂效率高、成本低，对后续pva水溶膜的市场推广起到促进作用。

21、4.本发明提供的方法可以有效提高pva水溶膜的力学性能及水溶性，本发明实验中，通过多元酸类、尿素或一价、二价金属盐中的一种或多种改性剂条件下一步成膜法改性得到的pva水溶膜成本低廉，步骤简单，溶解时间可减少2～4倍，力学强度可增加1～2倍。因此，本发明为制备pva水溶膜提供了一种更加高效，经济，稳定的方法。

22、5.本发明所提供的方法所制的pva水溶膜水溶性、力学性能、透明性等性能优异，相关薄膜产品可运用于洗衣凝珠、洗衣袋、水转印膜、绣花膜、种子袋、农药包装袋等新兴包装行业，避免后续人工除膜带来的不便及接触危险物质如带有病毒的衣物、农药等对人体带来的危害，具有极高的社会和经济价值。

技术特征：

1.一种聚乙烯醇水溶膜，其特征在于，包括pva、增塑剂和改性剂，所述增塑剂的用量为pva用量的10％～20％，所述改性剂的用量为pva用量的0.1％～2％。

2.根据权利要求1所述的一种聚乙烯醇水溶膜，其特征在于，所述pva为聚合度为1000～2000和醇解度为85％～95％的pva中的一种或多种组合。

3.根据权利要求1所述的一种聚乙烯醇水溶膜，其特征在于，所述增塑剂为酰胺类、醇胺类、小分子醇类、多元醇中的任意一种或多种组合。

4.根据权利要求3所述的一种聚乙烯醇水溶膜，其特征在于，所述酰胺类包括己内酰胺或丙烯酰胺；所述醇胺类包括二乙醇胺或三乙醇胺；所述小分子醇类包括甘油、二甘醇或三甘醇；所述多元醇包括山梨醇、木糖醇或聚乙二醇。

5.根据权利要求1所述的一种聚乙烯醇水溶膜，其特征在于，所述改性剂为多元酸类、尿素、一价金属盐和二价金属盐中的一种或多种组合。

6.根据权利要求5所述的一种聚乙烯醇水溶膜，其特征在于，所述多元酸类包括硼酸、柠檬酸、琥珀酸或苹果酸；所述一价金属盐和二价金属盐包括氯化锂、氯化钠、氯化镁、氯化锌、硫酸钠、三聚磷酸钠、三偏磷酸钠或硫酸镁。

7.一种如权利要求1所述的聚乙烯醇水溶膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种聚乙烯醇水溶膜的制备方法，其特征在于，所述去离子水的ph为5～10。

9.根据权利要求7所述的一种聚乙烯醇水溶膜的制备方法，其特征在于，所述s1中溶胀时间为10～60min。

10.根据权利要求7所述的一种聚乙烯醇水溶膜的制备方法，其特征在于，所述s1中变速搅拌共混包括先以180～220r/min的转速搅拌溶解3h后，再以80～120r/min的转速继续搅拌1～2h。

技术总结
本发明公开了一种聚乙烯醇水溶膜及其制备方法，属于聚乙烯醇改性技术领域。所述聚乙烯醇水溶膜，包括PVA、增塑剂和改性剂；基于PVA微交联或络合机理，通过流延技术可实现一步法改性得到PVA低温速溶膜；改性剂的微交联或络合作用阻碍PVA分子间氢键，其上多余官能团如羧基、羟基、磺酸基、氨基、正、负离子等起到额外亲水作用，综合作用提高PVA膜水溶速率。选择较高分子量PVA作为原料，添加合适增塑剂，不仅能提高薄膜水溶性，由于交联或络合使得PVA树脂分子量增加而导致膜产品强度增高达到或超过市场应用需求，可广泛运用于洗衣凝珠、洗衣袋、农药等包装行业以及绣花膜、水转印膜、种子袋等行业。

技术研发人员：张静娅,李荣杰,王道亮
受保护的技术使用者：安徽皖维先进功能膜材料研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23