專利名稱：聚乙烯醇薄膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚乙烯醇(下面縮寫(xiě)為PVA)薄膜。
PVA薄膜已經(jīng)廣泛用于紡織品的包裝等等，充分利用它的極好的特性如透明性、光澤性、抗靜電性和韌性。PVA薄膜在高濕度下由于水分的塑化作用而且有柔性和韌性，但是在低濕度下，它會(huì)喪失其柔性而變脆并易于破裂。因此，在PVA薄膜中一直使用增塑劑來(lái)防止它變硬和變脆。
二元醇、多元醇、胺等等作為PVA薄膜的增塑劑已經(jīng)單獨(dú)或聯(lián)合使用。
作為二元醇和多元醇，可獲得的有丙三醇、聚乙二醇、聚丙二醇、聚丙三醇、甘露糖醇、山梨糖醇、季戊四醇等等，其中通常使用丙三醇。然而，在長(zhǎng)期包裝的過(guò)程中，增塑劑的滲移引起薄膜彼此中斷，包裝中的丙三醇遷移到紡織品上成為其含有物，由此使薄膜中的增塑劑量減少。結(jié)果造成薄膜性能變硬和變脆，薄膜的柔性顯著地降低，而且薄膜在運(yùn)輸和使用過(guò)程中破裂的問(wèn)題。
為了消除增塑劑的遷移，人們已經(jīng)研究了各種增塑劑。例如因?yàn)榫垡叶己途郾甲鳛樵鏊軇┡cPVA的相容性差，增塑劑的滲漏引起薄膜彼此中斷，而且PVA的塑化特性差的這種增塑劑需要極其大量才能達(dá)到需要的塑化效果，其對(duì)薄膜特性產(chǎn)生極其不利的效果。這種趨勢(shì)與聚丙三醇、甘露糖醇、山梨糖醇、季戊四醇等等的情況相似。另外，在常溫下以固體形式存在的增塑劑如山梨糖醇存在這樣一個(gè)問(wèn)題，即它遷移到薄膜表面并在其上沉積粉末。
本發(fā)明的一個(gè)目的是解決上述的問(wèn)題并因此提供一種具有極少量增塑劑遷移，隨著時(shí)間的流失薄膜特性改變極少，極好的密封性和當(dāng)其放置時(shí)具有極好的耐久性的PVA薄膜。
本發(fā)明的發(fā)明者為了解決上述問(wèn)題進(jìn)行了大量的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了具有10-100μm厚度的聚乙烯醇薄膜，它由一種組合物組成，該組合物由100份(重量)水解度為70-100摩爾％的聚乙烯醇(A)與3-100份(重量)化合物(B)混合而成，化合物(B)通過(guò)將1-4摩爾的烯化氧和帶有3-6個(gè)羥基基團(tuán)的多元醇進(jìn)行加成反應(yīng)而獲得。在這種研究結(jié)果的基礎(chǔ)上完成了本發(fā)明。
本發(fā)明使用的PVA(A)是聚乙烯酯的水解產(chǎn)品。
生產(chǎn)PVA(A)的乙烯酯舉例有乙酸乙烯酯、乙烯丙酸酯、甲酸乙烯酯、烷烴羧酸乙烯酯(vinyl versatate)和新戊酸乙烯酯。這些當(dāng)中，通常使用工業(yè)化生產(chǎn)和成本有利的乙酸乙烯酯。
可以通過(guò)在自由基引發(fā)劑存在下把乙烯酯大批或在溶劑如醇中進(jìn)行聚合，然后在堿或酸催化劑存在下部分或高度水解所得到的聚乙烯酯來(lái)生產(chǎn)聚乙烯酯。
從PVA薄膜的強(qiáng)度和粘度來(lái)看，以粘度平均聚合度的形式表示(下面簡(jiǎn)稱為聚合度)，PVA的聚合度是300-8000，優(yōu)選地為500-3000。當(dāng)聚合度小于300時(shí)，薄膜強(qiáng)度降低，而且當(dāng)它大于8000時(shí)，在制備薄膜時(shí)溶液的粘度會(huì)增加，因此引起可操作性問(wèn)題。
PVA的水解度對(duì)PVA的強(qiáng)度、彈性復(fù)原性和袋生產(chǎn)性具有極大的影響，而且水解度為70-100摩爾％，優(yōu)選地為80-100摩爾％，更優(yōu)選地為95-100摩爾％，特別優(yōu)選地為98-100摩爾％，尤其優(yōu)選地為99-100摩爾％，最優(yōu)選地為99.1-99.96摩爾％。
特別地，具有99.1-99.96摩爾％水解度的PVA薄膜特別適合于紡織品的包裝，因?yàn)樗哂蟹浅：玫奶匦?，這些特性就強(qiáng)度、彈性復(fù)原性、透明性、耐水性等等而言并沒(méi)有賦予具有99.0摩爾％或較少水解度或100.00摩爾％水解度的PVA薄膜。
當(dāng)水解度小于70摩爾％時(shí)，薄膜強(qiáng)度會(huì)降低，由水溶液澆鑄薄膜是困難的，這是因?yàn)镻VA變得不溶于水，而且PVA(A)與本發(fā)明中使用的化合物(B)的相容性很難出現(xiàn)。
本發(fā)明中使用的化合物(B)是通過(guò)將1-4摩爾烯化氧和1摩爾帶有3-6個(gè)羥基的多元醇進(jìn)行加成反應(yīng)來(lái)獲得的。
通過(guò)將1-4摩爾烯化氧和1摩爾帶有3-6個(gè)羥基的多元醇化合物進(jìn)行加成反應(yīng)而獲得的化合物(B)，在室溫下以液體的形式存在，它具有與PVA(A)極好的相容性、對(duì)PVA(A)有極好的塑化性，以及具有極少量物質(zhì)遷移到薄膜外、極少量的滲漏和極少量的封閉趨勢(shì)。
作為化合物(B)的原料的帶有3-6個(gè)羥基的多元醇舉例有丙三醇、三羥甲基丙烷、雙甘油、季戊四醇、木糖、阿拉伯糖、核糖和山梨糖醇。這些當(dāng)中，優(yōu)選的是丙三醇、季戊四醇和山梨糖醇，而且對(duì)水解度為99摩爾％或更多的PVA(A)有非常好的塑化性的山梨糖醇是最優(yōu)選的。
作為化合物(B)的另一種原料的烯化氧舉例有環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷。其中，優(yōu)選的是環(huán)氧乙烷。此外環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷可以混合并進(jìn)行加成反應(yīng)。加入的烯化氧的摩爾數(shù)優(yōu)選地為2-3摩爾。在加入的烯化氧的平均摩爾數(shù)小于1摩爾的情況下，發(fā)生增塑劑遷移的問(wèn)題。相反在其平均摩爾數(shù)大于4摩爾的情況下，與PVA(A)的相容性降低了，因此降低了塑化效果。這里提到的摩爾數(shù)是平均摩爾數(shù)，其允許加入的摩爾數(shù)存在一個(gè)分布。然而，混合50％或更多(重量)數(shù)量的具有5摩爾或更多的附加化合物是不利的。
每100份(重量)PVA(A)混合化合物(B)的數(shù)量為3-100份(重量)，優(yōu)選3-30份(重量)，更優(yōu)選3-14份(重量)，特別優(yōu)選3-13份(重量)，尤其優(yōu)選3-11份(重量)。在化合物(B)的混合數(shù)量少于3份(重量)，PVA薄膜沒(méi)有足夠的柔性。相反如果化合物(B)的混合數(shù)量大于100份(重量)，就會(huì)引起薄膜強(qiáng)度降低、封閉趨勢(shì)和包生產(chǎn)性較差的問(wèn)題。
作為本發(fā)明由PVA(A)和化合物(B)的組合物生產(chǎn)薄膜的方法，可以使用各種方法，包括將組合物的水溶液澆鑄在熱輥上的方法。
按照本發(fā)明薄膜的厚度是10-100μm，優(yōu)選地為20-75μm。
按照本發(fā)明的薄膜根據(jù)需要，還可以與一種普通外加劑例如著色劑、香料、增量劑、去泡劑、脫模劑和無(wú)機(jī)粉末任意混合。
按照本發(fā)明在PVA薄膜中，還可以使用增塑劑(C)，它通常作為PVA的增塑劑與化合物(B)結(jié)合--使用，其用量應(yīng)使這種增塑劑不會(huì)損害本發(fā)明的特性。增塑劑(C)的例子包括多元醇如丙三醇、雙甘油和二乙二醇；聚醚如聚乙二醇和聚丙二醇；酚衍生物如雙酚A和雙酚S；胺化合物如正甲基吡咯烷酮；和水。每100份(重量)PVA(A)混合增塑劑(C)的數(shù)量?jī)?yōu)選地為0-11份(重量)，更優(yōu)選地為1-11份(重量)，特別優(yōu)選地為3-10份(重量)。本發(fā)明的聚乙烯醇薄膜極其適合用于紡織品的包裝等等，因?yàn)樗袠O好的機(jī)械強(qiáng)度，極好的柔性，少量的增塑劑滲移，少量的增塑劑滲漏到薄膜表面，極好的熱密封性，少量的封閉趨勢(shì)和當(dāng)其在各種條件下存放時(shí)，具有極好的耐久性。
紡織品舉例有男士襯衫、工作服、工裝套、外衣、裙子、褲子、襯衫、內(nèi)衣、短襪和長(zhǎng)統(tǒng)襪、手套、運(yùn)動(dòng)衫、子彈紗等等，每個(gè)是由任何一種材料如聚酯、棉花、聚酯/棉花混合纖維紡紗、丙烯酸、尼龍和人造絲制成。
下面，將參照實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明，然而其不會(huì)限制本發(fā)明。
下面描述當(dāng)其處于各種條件下，測(cè)定薄膜中增塑劑遷移、薄膜的密封性和薄膜的耐久性的方法。(增塑劑的遷移)作為在包裝紡織品時(shí)薄膜中增塑劑遷移的加速試驗(yàn)，將薄膜兩面用由100％棉花做成的布覆蓋，然后在30℃和85％RH的大氣中放置10天。測(cè)量在存放試驗(yàn)前和后薄膜中增塑劑的數(shù)量。用下面的方法測(cè)定薄膜中增塑劑的數(shù)量，該方法將薄膜樣品在50℃的真空干燥器中干燥5小時(shí)除去樣品中的水分，然后用甲醇進(jìn)行索格利特萃取，測(cè)定由于索格利特萃取而引起的薄膜的重量損失，從而獲得薄膜中增塑劑的數(shù)量。由存放試驗(yàn)后增塑劑的數(shù)量除以存放試驗(yàn)前增塑劑的數(shù)量得到的商(％)表示增塑劑的殘余比例。(熱密封性)折疊薄膜并且將薄膜的兩端在200℃下熱密封1秒鐘形成寬為40cm和長(zhǎng)為50cm的袋。彼此粘合的膜部分與熱壓部分的比例(密封比率)用下面符號(hào)表示。
◎95％或更多的密封比率○90％或更多和少于95％的密封比率△70％或更多和少于90％的密封比率◆20％或更多和少于70％的密封比率×少于20％的密封比率(存放時(shí)的耐久性)用上面獲得的袋子包裝由聚酯/棉花混合纖維紡紗制成的男士襯衫，而且將20個(gè)包裝集中放置在瓦楞纖維板箱中。將箱子放置在20℃下和65％RH(相對(duì)濕度)的環(huán)境中1個(gè)月，并在5℃和65％RH放置一周，然后從距離混凝土地板3m高度的位置扔到混凝土地板上。打開(kāi)箱子并觀察袋子的情況檢查20個(gè)包裝中帶有微裂紋或裂縫的袋子的數(shù)量。
按照與男士襯衫情況相同的方法，在上述條件下進(jìn)行試驗(yàn)，檢查由羊毛制成的運(yùn)動(dòng)衫的袋子的耐久性。實(shí)施例1制備組合物的水溶液，其是通過(guò)把100份(重量)具有1700聚合度和99.9摩爾％水解度的PVA與10份(重量)由1摩爾環(huán)氧乙烷和1摩爾山梨糖醇進(jìn)行加成反應(yīng)得到的化合物混合而獲得的。把所得到的的溶液澆鑄到60℃的熱輥上來(lái)制備具有40μm厚度的PVA薄膜。由此制備的薄膜中增塑劑的遷移，熱密封性和存放時(shí)的耐久性的測(cè)定結(jié)果在表1所示。實(shí)施例2制備組合物的水溶液，其是通過(guò)把100份(重量)具有1700聚合度和99.9摩爾％水解度的PVA與10份(重量)由2摩爾環(huán)氧乙烷和1摩爾山梨糖醇進(jìn)行加成反應(yīng)得到的化合物混合而獲得的。把所得到的的溶液澆鑄到60℃的熱輥上來(lái)制備具有40μm厚度的PVA薄膜。由此制備的薄膜的測(cè)定結(jié)果在表1所示。實(shí)施例3制備組合物的水溶液，其是通過(guò)把100份(重量)具有1200聚合度和99.6摩爾％水解度的PVA與10份(重量)由3摩爾環(huán)氧乙烷和1摩爾山梨糖醇進(jìn)行加成反應(yīng)得到的化合物混合而獲得的。把所得到的的溶液澆鑄到60℃的熱輥上來(lái)制備具有40μm厚度的PVA薄膜。由此制備的薄膜的測(cè)定結(jié)果在表1所示。實(shí)施例4制備組合物的水溶液，其是通過(guò)把100份(重量)具有2400聚合度和99.3摩爾％水解度的PVA與10份(重量)由4摩爾環(huán)氧乙烷和1摩爾山梨糖醇進(jìn)行加成反應(yīng)得到的化合物混合而獲得的。把所得到的的溶液澆鑄到60℃的熱輥上來(lái)制備具有40μm厚度的PVA薄膜。由此制備的薄膜的測(cè)定結(jié)果在表1所示。實(shí)施例5制備組合物的水溶液，其是通過(guò)把100份(重量)具有1700聚合度和99.1摩爾％水解度的PVA與7份(重量)由2摩爾環(huán)氧乙烷和1摩爾山梨糖醇進(jìn)行加成反應(yīng)得到的化合物混合而獲得的。把所得到的的溶液澆鑄到60℃的熱輥上來(lái)制備具有40μm厚度的PVA薄膜。由此制備的薄膜的測(cè)定結(jié)果在表1所示。實(shí)施例6制備組合物的水溶液，其是通過(guò)把100份(重量)具有1700聚合度和99.9摩爾％水解度的PVA與15份(重量)由2摩爾環(huán)氧乙烷和1摩爾山梨糖醇進(jìn)行加成反應(yīng)得到的化合物混合而獲得的。把所得到的的溶液澆鑄到60℃的熱輥上來(lái)制備具有40μm厚度的PVA薄膜。由此制備的薄膜的測(cè)定結(jié)果在表1所示。實(shí)施例7制備組合物的水溶液，其是通過(guò)把100份(重量)具有1700聚合度和99.9摩爾％水解度的PVA與7份(重量)由2摩爾環(huán)氧乙烷和1摩爾山梨糖醇進(jìn)行加成反應(yīng)得到的化合物及5份(重量)的丙三醇混合而獲得的。把所得到的的溶液澆鑄到60℃的熱輥上來(lái)制備具有40μm厚度的PVA薄膜。由此制備的薄膜的測(cè)定結(jié)果在表1所示。實(shí)施例8制備組合物的水溶液，其是通過(guò)把100份(重量)具有1700聚合度和99.9摩爾％水解度的PVA與10份(重量)由2摩爾環(huán)氧乙烷和1摩爾丙三醇進(jìn)行加成反應(yīng)得到的化合物混合而獲得的。把所得到的的溶液澆鑄到60℃的熱輥上來(lái)制備具有40μm厚度的PVA薄膜。由此制備的薄膜的測(cè)定結(jié)果在表1所示。對(duì)比實(shí)施例1制備組合物的水溶液，其是通過(guò)把100份(重量)具有1700聚合度和99.9摩爾％水解度的PVA與10份(重量)由作為增塑劑的丙三醇混合而獲得的。把所得到的的溶液澆鑄到60℃的熱輥上來(lái)制備具有40μm厚度的PVA薄膜。由此制備的薄膜的測(cè)定結(jié)果在表1所示。對(duì)比實(shí)施例2制備組合物的水溶液，其是通過(guò)把100份(重量)具有1700聚合度和99.9摩爾％水解度的PVA與2份(重量)由2摩爾環(huán)氧乙烷和1摩爾山梨糖醇進(jìn)行加成反應(yīng)得到的化合物混合而獲得的。把所得到的的溶液澆鑄到60℃的熱輥上來(lái)制備具有40μm厚度的PVA薄膜。由此制備的薄膜的測(cè)定結(jié)果在表1所示。對(duì)比實(shí)施例3制備組合物的水溶液，其是通過(guò)把100份(重量)具有1700聚合度和99.9摩爾％水解度的PVA與10份(重量)由2摩爾環(huán)氧乙烷和1摩爾山梨糖醇進(jìn)行加成反應(yīng)得到的化合物混合而獲得的。把所得到的的溶液澆鑄到60℃的熱輥上來(lái)制備具有40μm厚度的PVA薄膜。由此制備的薄膜測(cè)定結(jié)果在表1所示。對(duì)比實(shí)施例4制備組合物的水溶液，其是通過(guò)把100份(重量)具有1700聚合度和99.9摩爾％水解度的PVA與10份(重量)由2摩爾環(huán)氧乙烷和1摩爾山梨糖醇進(jìn)行加成反應(yīng)得到的化合物混合而獲得的。把所得到的的溶液澆鑄到60℃的熱輥上來(lái)制備具有120μm厚度的PVA薄膜。由此制備的薄膜的測(cè)定結(jié)果在表1所示。
表權(quán)利要求
1.一種具有10-100μm厚度的聚乙烯醇薄膜，它由一種組合物組成，該組合物將含100份(重量)具有70-100摩爾％水解度的聚乙烯醇(A)與3-100份(重量)由1-4摩爾烯化氧和1摩爾帶有3-6個(gè)羥基的多元醇進(jìn)行加成反應(yīng)獲得的化合物(B)混合。
2.按照權(quán)利要求1的聚乙烯醇薄膜，它由一種組合物組成，該組合物將100份(重量)聚乙烯醇(A)與3-13份(重量)的化合物(B)混合。
3.按照權(quán)利要求1或2的聚乙烯醇薄膜，其聚乙烯醇(A)具有99-100摩爾％的水解度。
全文摘要
按照本發(fā)明提供一種具有10-100μm厚度的聚乙烯醇薄膜，其由一種組合物組成，該組合物將100份(重量)具有70-100摩爾％水解度的聚乙烯醇(A)與3-100份(重量)由1-4摩爾烯化氧和1摩爾帶有3-6個(gè)羥基的多元醇化合物進(jìn)行加成反應(yīng)獲得的化合物(B)混合。本發(fā)明的聚乙烯醇薄膜具有極少量的增塑劑遷移，極少量增塑劑滲漏到薄膜表面，極好的熱密封性，少量封閉趨勢(shì)，和在各種條件下存放時(shí)具有極好的耐久性。
文檔編號(hào)C08J5/18GK1168901SQ97109969
公開(kāi)日1997年12月31日 申請(qǐng)日期1997年3月6日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月7日
發(fā)明者河合勉, 宮崎弘年, 中西徹, 小林秀男, 福西彬 申請(qǐng)人:可樂(lè)麗股份有限公司, 三洋化成工業(yè)株式會(huì)社