一种水溶性包装膜及其制备方法与流程

1.本发明属于包装材料技术领域，特别涉及一种水溶性包装膜及其制备方法。


背景技术：

2.水溶性薄膜材料主要是指能够溶解在水中的薄膜材料，一般由水溶性聚合物经过成膜加工形成，具体以水溶性pva为主。聚乙烯醇(pva)是一种性能优良的水溶性聚合物，其薄膜具有阻氧、阻油、抗静电、强度高、透明、印刷性能好等特点，具有环保适应性，可生物降解，广泛应用于各种领域。但pva分子内存在大量的羟基，其形成的氢键使聚乙烯醇具有很高的结晶温度和熔融温度，与聚乙烯醇的分解温度接近，使其难以热塑加工。目前，市售的pva薄膜多为流延法生产。
3.虽然pva膜具有较高的机械强度，刚性，但是pva膜坚而不韧、急弹性变形率小，pva作为一种包装材料，必须具有较好的拉伸性能。常用的方法是在pva溶液中加入大量的增塑剂，如专利cn201610868692，最大增塑剂的添加量为33％。专利cn201710296964，增塑剂最大的添加量为40％。增塑剂会导致薄膜存放过程中出现小分子析出、发粘、回潮较快等不足。


技术实现要素：

4.本发明目的在于针对上述现有技术的不足之处而提供一种水溶性包装膜及其制备方法，本发明通过加入增强剂，减少增塑剂的添加量，避免所述水溶性包装膜出现小分子析出、发粘、回潮较快等缺点，所述水溶性包装膜具有良好的断裂伸长率和抗拉伸性能。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种水溶性包装膜，包括以下重量份的制备原料：10-20份聚乙烯醇，0.1-2份增塑剂，0.05-2份增强剂，0.05-0.5份填料。
6.聚乙烯醇(pva)结构上存在大量羟基，形成分子间和分子内氢键，但pva的熔点和分解温度接近，意味着熔融即伴随着分解，不宜热塑加工。本发明在聚乙烯醇中加入增塑剂能够改善聚乙烯醇胶液的加工性能，增强所述包装膜抗拉伸性能。但增塑剂添加量过多，会导致薄膜出现小分子析出、发粘、回潮较快等缺点，同时影响抗张强度。因此加入增强剂，可以减少增塑剂的添加量，并且能够保证所述包装膜的强度和抗拉伸性能，也能避免薄膜出现小分子析出、发粘、回潮较快等缺点。
7.经过大量实验证明，所述增塑剂和增强剂在本发明限定范围内所制备的所述水溶性包装膜具有良好的强度和抗拉伸性能。
8.作为本发明的优选实施方式，所述增强剂为羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、丙二醇藻蛋白酸酯、酪蛋白、聚丙烯酰胺、聚氧乙烯中的至少一种，分子量优选为10万-100万。
9.增强剂可以提高聚合物拉伸强度，根据需要增强的材料的化学结构不同，增强剂的种类也不同。上述种类的增强剂与所述水溶性包装膜反应体系的兼容性较好，而且经过大量实验证明，所述增强剂的种类和添加量在本发明限定范围内所制备的所述水溶性包装膜具有良好的强度和抗拉伸性能。
10.作为本发明的优选实施方式，所述聚乙烯醇的醇解度为87％-89％，聚乙烯醇可为改性或者普通pva，分子量为16000-180000。
11.聚乙烯醇的醇解度过低和过高都会影响所述水溶性包装膜的水溶性。聚乙烯醇的分子量对所述水溶性包装膜的断裂伸长率和抗拉伸性能具有一定的影响。当分子量小于某个值时，聚合物的拉伸强度随分子量的增大而升高，这是由于分子量的提高增强了晶体间的链缠结，增加了纵向和横向微纤维的联系；分子量下降，拉伸强度也会下降。聚合物的断裂伸长率随着分子量增大而增大，但当增长到一定程度，断裂伸长率会随着分子量增大而降低。因此，本发明为了实现所述水溶性包装膜断裂伸长率、拉伸强度与分子量的平衡，经过大量实验发现，聚乙烯醇的分子量在本发明限定范围内，所述水溶性包装膜断裂伸长率和拉伸强度最佳。
12.作为本发明的优选实施方式，所述填料粒径《0.1μm，包括纳米纤维素、二氧化硅、滑石粉、皂土、瓷土、碳酸钙、煅烧瓷土、二氧化钛中的至少一种。
13.所述填料以液体或者粉体的形式加入本发明所述水溶性包装膜的反应体系，可在一定程度上提高水溶性包装膜的爽滑性能。
14.作为本发明的优选实施方式，所述增塑剂为多元醇、三乙醇胺中的至少一种。
15.所述多元醇包括甘油、二甘醇等。
16.作为本发明的优选实施方式，所述水溶性包装膜还包括以下重量份的制备原料：0.05-0.5份流平剂、0.01-0.1份消泡剂和80-90份水。
17.所述流平剂和消泡剂为普通的流平剂和一般的消泡剂，没有具体型号限制，可使用公众的市售或自制的产品。
18.本发明还要求保护所述水溶性包装膜的制备方法，包括如下步骤：
19.将消泡剂、填料、流平剂和增塑剂加入水中搅拌，然后加入聚乙烯醇和增强剂加热反应得到所述水溶性包装膜。
20.作为本发明的优选实施方式，所述加热反应的温度为70～100℃，时间为30-180min。
21.作为本发明的优选实施方式，所述加热反应后的溶液经过滤、脱泡、静置，得到所述水溶性包装膜。
22.作为本发明的优选实施方式，所述静置后的溶液进行涂布，烘干，得到所述水溶性包装膜。
23.本发明相对于现有技术，具有如下有益效果：本发明通过加入增强剂，减少增塑剂的添加量，即能保证所述水溶性包装膜的强度和抗拉伸性能，也能避免所述水溶性包装膜出现小分子析出、发粘、回潮较快等缺点。而且本发明所述水溶性包装膜的制备方法简单，易操作，生产效率高、成本低。
具体实施方式
24.为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
25.实施例1
26.所述水溶性包装膜包括如下重量份的组分：
27.13份聚乙烯醇，1份甘油，0.5份二甘醇，0.22份丙二醇藻蛋白酸酯，0.1份二氧化硅，0.05份消泡剂，0.13份流平剂和85份水；
28.所述聚乙烯醇的水解度为87％-89％，分子量为16000。
29.所述的丙二醇藻蛋白酸酯的分子量为100万。
30.所述水溶性包装膜的制备方法，包括如下步骤：
31.(1)将消泡剂、二氧化硅、流平剂、甘油和二甘醇加入水中，搅拌速度50％，然后再加入聚乙烯醇和丙二醇藻蛋白酸酯，慢慢升温到90℃，继续搅拌90min，然后经过过滤、真空消泡，进入储罐静置，再通过进料管输送涂布液进入涂布机进行涂布，最后烘干得到环保型水溶性膜。
32.实施例2
33.所述水溶性包装膜包括如下重量份的组分：
34.13份聚乙烯醇，1.28份甘油，0.5份羧甲基纤维素，0.1份二氧化硅，0.05份消泡剂，0.13份流平剂和85份水；
35.所述聚乙烯醇的水解度为87％-89％，分子量为100000。
36.所述的羧甲基纤维素的分子量为30万。
37.所述水溶性包装膜的制备方法，包括如下步骤：
38.(1)将消泡剂、二氧化硅、流平剂、甘油加入水中，搅拌速度50％，然后再加入聚乙烯醇和聚丙烯酸钠，慢慢升温到90℃，继续搅拌90min，然后经过过滤、真空消泡，进入储罐静置，再通过进料管输送涂布液进入涂布机进行涂布，最后烘干得到环保型水溶性膜。
39.实施例3
40.所述水溶性包装膜包括如下重量份的组分：
41.13.6份聚乙烯醇，1份甘油，0.12份酪蛋白，0.1份纳米纤维素，0.05份消泡剂，0.13份流平剂和85份水；
42.所述聚乙烯醇的水解度为87％-89％，分子量为180000。
43.所述的酪蛋白的分子量为20万。
44.所述水溶性包装膜的制备方法，包括如下步骤：
45.(1)将消泡剂、纳米纤维素、流平剂、甘油加入水中，搅拌速度50％，然后再加入聚乙烯醇和聚丙烯酸钠，慢慢升温到90℃，继续搅拌90min，然后经过过滤、真空消泡，进入储罐静置，再通过进料管输送涂布液进入涂布机进行涂布，最后烘干得到环保型水溶性膜。
46.实施例4
47.所述水溶性包装膜包括如下重量份的组分：
48.16份聚乙烯醇，1.5份甘油，1.9份羧甲基纤维素钠，0.2份二氧化硅，0.1份消泡剂，0.13份流平剂和80份水；
49.所述聚乙烯醇的水解度为87％-89％，分子量为100000。
50.所述的羧甲基纤维素钠的分子量为30万。
51.所述水溶性包装膜的制备方法，包括如下步骤：
52.(1)将消泡剂、纳米纤维素、流平剂、甘油加入水中，搅拌速度70％，然后再加入聚乙烯醇和聚氧乙烯，慢慢升温到100℃，继续搅拌120min，然后经过过滤、真空消泡，进入储罐静置，再通过进料管输送涂布液进入涂布机进行涂布，最后烘干得到环保型水溶性膜。
53.实施例5
54.所述水溶性包装膜包括如下重量份的组分：
55.10份聚乙烯醇，1.1份三乙醇胺，0.05份聚丙烯酰胺，0.5份滑石粉，0.01份消泡剂，0.05份流平剂和90份水；
56.所述聚乙烯醇的水解度为87％-89％，分子量为100000。
57.所述的聚丙烯酰胺的分子量为20万。
58.所述水溶性包装膜的制备方法，包括如下步骤：
59.(1)将消泡剂、滑石粉、流平剂、三乙醇胺加入水中，搅拌速度70％，然后再加入聚乙烯醇和淀粉磷酸钠，慢慢升温到100℃，继续搅拌30min，然后经过过滤、真空消泡，进入储罐静置，再通过进料管输送涂布液进入涂布机进行涂布，最后烘干得到环保型水溶性膜。
60.对比例1
61.所述水溶性包装膜包括如下重量份的组分：
62.13份聚乙烯醇，2.1份甘油，0.5份羧甲基纤维素钠，0.1份二氧化硅，0.05份消泡剂，0.13份流平剂和85份水；
63.所述聚乙烯醇的水解度为87％-89％，分子量为100000。
64.所述的羧甲基纤维素钠的分子量为30万。
65.所述水溶性包装膜的制备方法与实施例2相同。
66.对比例2
67.所述水溶性包装膜包括如下重量份的组分：
68.13份聚乙烯醇，0.08份甘油，0.5份羧甲基纤维素钠，0.1份二氧化硅，0.05份消泡剂，0.13份流平剂和85份水；
69.所述聚乙烯醇的水解度为87％-89％，分子量为100000.
70.所述的羧甲基纤维素钠的分子量为30万。
71.所述水溶性包装膜的制备方法与实施例2相同。
72.对比例3
73.所述水溶性包装膜包括如下重量份的组分：
74.13份聚乙烯醇，1.38份甘油，0.04份羧甲基纤维素钠，0.05份消泡剂，0.13份流平剂和85份水；
75.所述聚乙烯醇的水解度为87％-89％，分子量为100000。
76.所述的羧甲基纤维素钠的分子量为30万。
77.所述水溶性包装膜的制备方法与实施例2相同。
78.对比例4
79.所述水溶性包装膜包括如下重量份的组分：
80.13份聚乙烯醇，1.28份甘油，0.5份明胶，0.1份二氧化硅，0.05份消泡剂，0.13份流平剂和85份水；
81.所述聚乙烯醇的水解度为87％-89％，分子量为100000。
82.所述水溶性包装膜的制备方法与实施例2相同。
83.对比例5
84.所述水溶性包装膜包括如下重量份的组分：
85.13份聚乙烯醇，1.28份甘油，0.5份羧甲基纤维素钠，0.1份二氧化硅，0.05份消泡剂，0.13份流平剂和85份水；
86.所述聚乙烯醇的水解度为50％，分子量为200000。
87.所述的羧甲基纤维素钠的分子量为30万。
88.所述水溶性包装膜的制备方法与实施例2相同。
89.试验例：性能测试
90.表1实施例1～7和对比例1～5所述水溶性包装膜性能测试
[0091][0092]
从表1的实验数据可知，本发明的水溶性包装膜具有较高的断裂伸长率和抗拉强度等性能，当组分不在本发明的范围内时，水溶性包装膜的性能明显下降；如对比例1增塑剂加多，平衡水分过多，导致外观发粘、出油；对比例2增塑剂加少，断裂伸长率和抗拉强度较低；对比例3没有加填料，薄膜外观不够爽滑；对比例4增强剂没有在本发明内，断裂伸长率和抗拉强度较低；对比例5用的pva水解度较低和分子量过大时，断裂伸长率和抗拉强度也较低。
[0093]
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。