水溶性包裝薄膜的主要化學(xué)成分及其環(huán)保特性
發(fā)布時(shí)間:2013-04-06
水溶性PVA薄膜是近年來在國(guó)際上嶄露頭角的一種新型塑料產(chǎn) 品。作為一種主要原料為聚乙烯醇及淀粉的新穎綠色包裝材料,它具 有水和生物兩種降解特性,可完全降解為<:02和1120,是名副其實(shí)的 高新環(huán)保產(chǎn)品。在歐美、日本等國(guó)均得到國(guó)家環(huán)保部門的認(rèn)可。水溶 性PVA膜具有極好的透明度和光澤性、非帶電性、較大的拉伸強(qiáng)度 和撕裂強(qiáng)度、良好的耐油性能、極好的氣體阻隔性、極好的熱合性與 粘接性、透濕性大、脫模性和金屬鍍性好等優(yōu)點(diǎn),并在一定條件下具 有水溶性和生物降解性,因而作為一種新興的包裝材料,其在軟包裝 中有著極其廣泛而又獨(dú)特的用途。
1.水溶性包裝薄膜的主要化學(xué)成分及其環(huán)保特性
①化學(xué)成分。
水溶性包裝薄膜的主要原料是低醇解度的聚乙烯醇,利用聚乙烯 醇成膜性、水溶性及降解性,添加各種助劑,如表面活性劑、增塑劑、 防黏劑等。
薄膜溶解性的測(cè)定:將實(shí)驗(yàn)薄膜剪成1cm X lcm方塊并標(biāo)上 “+”記號(hào),在1L的燒杯中放500ml特定溫度的水,將薄膜放在靜止 的水面中央,測(cè)定“+”記號(hào)完全消失的時(shí)間。薄膜成團(tuán)黏在燒杯壁 上時(shí),要重新測(cè)定,單位以秒表示。
②非帶電性。
各種塑料薄膜都有很強(qiáng)的帶電性,但PVA膜和玻璃紙一樣幾乎 無帶電性(表6-6)。由于不帶電,其制品不會(huì)吸附空氣中的塵埃且 印刷適應(yīng)性、裝潢性好,因而常作為印刷和制袋用。
| S 6 —6各吞 | >薄膜的帶電性 | |||
薄膜 | 聚乙烯醇 | 玻璃紙 | 聚氯乙烯 | 聚乙烯 | 聚酯 |
靜電壓/V | 1.2 | 1.3 | 40.5 | 98.6 | 125 |
③良好的耐油性能。
PVA膜同玻璃紙一樣,耐油性極好,能耐幾乎所有油和油脂類的 有機(jī)溶劑(表6-7)。因此常用于化工原料及中間體的包裝和油脂類 食品的包裝。
| S6-7各利 | 1薄膜的耐油性 | |||
薄膜 | 聚乙烯醇 | 玻璃紙 | 聚氯乙烯 | 聚乙烯 | 聚酯 |
耐油性 | 好 | 好 | 一般 | 較差 | 差 |
④極好的氣體阻隔性。
在低濕度下,PVA膜具有極好的氣體阻隔性,阻氧率甚至優(yōu)于 EVOH和PVDC (表6-8)。因此常用于小雜糧、海鮮干貨、名貴中 藥材、煙草及各種香料的包裝。
| 66-8各種薄藤 | :的透氧性(ml/24h | ? m2) |
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| |
薄膜 | PVA | EVOH | PVDC | PAN | PA | HDPE |
透氧量,厚25 pm (23^, 0%RH) | < 0.2 (濕度高 時(shí)透過量增大) | 0.4-5 | 7.7 ?26, 5 | 12.5 | 40 | 510-3875 |
⑤透濕性大。
各種薄膜的透濕度如表6-9所示。一方面,PVA的透濕性大, 這是PVA膜作為包裝材料的一個(gè)缺點(diǎn)。另一方面,對(duì)于包裝后產(chǎn)生 水蒸氣的物品,在薄膜內(nèi)面不會(huì)凝結(jié)霧滴是其優(yōu)點(diǎn)。因此常作為干燥 后溫度尚未完全下降的精細(xì)加工織物的包裝。
表6-9各種包裝f | 摸的透濕度 | ||||
項(xiàng)目 | 測(cè)定法 | 聚乙 烯醇膜 | 玻璃紙 | 聚氯 乙烯膜 | 聚乙烯膜 |
透濕度/ (g/24h ? m2 ) (膜厚30pm) | JIS - Z 0208 | 788 | 1340 | 148 | 21 |
JIS-Z 1503 | 1500 ?2000 | 1300 -2000 | 120-180 | 35 ?180 |
⑥脫模性和金屬鍍性好。
PVA膜對(duì)疏水‘注極強(qiáng)的塑料親和力低,對(duì)極性小的各種材料的剝 離性能好。PVA薄膜可以在1.5 xl(T2?270 xl(T2Pa的真空下鍍鋁, 其制品在25T水中浸泡24h不剝離。因此常在其表面鍍金屬作為復(fù)合 包裝材料使用。
⑦水溶性和生物降解性。
PVA膜具有很好的水溶性,經(jīng)實(shí)驗(yàn)得知,將純PVA膜在50T下 熱處理lOmin后放于251去離子水中,其完全溶解的時(shí)間為40S。熱 處理?xiàng)l件不同,其溶解時(shí)間也不同。一般,隨著在高溫下熱處理時(shí)間 的延長(zhǎng),PVA膜對(duì)水的溶解性能下降,低溫下即使處理很長(zhǎng)時(shí)間溶解 性能也不會(huì)有很大變化。
⑧環(huán)保特性。
水溶性薄膜產(chǎn)品屬于綠色環(huán)保包裝材料,在歐美、日本等國(guó)均得 到國(guó)家環(huán)保部門的認(rèn)可。目前,國(guó)內(nèi)外主要把生物耗氧量(BOD)及
化學(xué)耗氧量(COD)作為環(huán)保的指標(biāo)。日本有關(guān)部門測(cè)定聚乙烯醇生 物耗氧量(BOD)比淀粉小得多,美國(guó)空氣產(chǎn)品公司把Airvol公司的 PVA產(chǎn)品生物降解5天后可測(cè)得BOD的量低于最初BOD總量的1%。 經(jīng)過生物試驗(yàn)證明聚乙烯醇既無毒,也不會(huì)阻止微生物的生長(zhǎng)繁殖, 對(duì)廢水處理和環(huán)境衛(wèi)生沒有影響。有關(guān)部門微生物分解試驗(yàn)研究也表 明聚乙烯醇幾乎完全被分解,使COD降得很低。
就降解機(jī)理而言,聚乙烯醇具有水和生物兩種降解特性,首先溶 于水形成膠液滲人土壤中,增加土壤的團(tuán)黏化、透氣性和保水性,特 別適合于沙土改造。在土壤中的PVA可被土壤中分離的細(xì)菌-甲單 細(xì)胞(Pseudomonas)的菌株分解。至少兩種細(xì)菌組成的共生體系可 降解聚乙烯醇:一種菌是聚乙烯醇的活性菌,另一種是產(chǎn)生PVA活性 菌所需物質(zhì)的菌。仲醇的氧化反應(yīng)酶催化聚乙烯醇,然后水解酶切斷 被氧化的PVA主鏈,進(jìn)一步降解,最終可降解為C02和H20。
⑨其他性能。
含水量。
成卷的水溶性薄膜用PE塑料包裝以保持其特定的含水量不變。 當(dāng)水溶性薄膜從PE包裝中取出后,其自身的含水量隨環(huán)境濕度發(fā)生 變化,其性能也隨之有所變化。
熱封性。
水溶性包裝薄膜具有良好的熱封性,適合于電阻熱封及高頻熱封, 熱封強(qiáng)度與溫濕度、壓力、時(shí)間等條件有關(guān)。一般大于200g/cm。
力學(xué)性能。
水溶性包裝薄膜的力學(xué)性能:彈性模量400 ~ 2500kg/cm2,抗拉 強(qiáng)度 200 ~400kg/cm2,撕裂力 50 ~ 200kg/cm,延伸率 150% ~ 220%。
印刷性能。
7JC溶性薄膜可以用普通的印刷方法進(jìn)行清晰的印刷,印刷性 良好。