一种耐水煮聚乙烯醇涂料及其制备方法
【专利说明】一种耐水煮聚乙烯醇涂料及其制备方法 所属技术领域
[0001] 本发明涉及一种耐水煮聚乙烯醇涂料及其制备方法，属于新型环保高分子材料领 域。
【背景技术】
[0002] 高温水煮杀菌是一种常用的延长食品保质期的方法，常用于肉类、熟食等包装。 但由于高温水煮条件苛刻，水煮过程中常常出现的涨袋、破袋、异味、脱层、表面起皱、卷边、 漏气、出现针孔等问题。目前，在选择高温水煮袋材料时，除了能解决以上问题外，安全环 保、低成本、优异的阻隔性能以及能更好地延长货架寿命已成为生产厂家首先考虑的技术 参数。
[0003] 食品包装行业目前已开发具备高温耐水煮功能的PVDC涂布膜，如专利申请 201210294409.X中制造的PVDC涂布膜最高可耐长达30分钟135°C的高温水煮，且不发白 不发黄。但由于PVDC材料燃烧后容易产生二噁英等致癌物质，很多国家相继开始限制PVDC 材料的使用。又由于聚乙烯醇具有很高的阻隔氧气性能，且对环境无污染，燃烧后只剩下二 氧化碳和水，因此，作为一种理想的高阻隔包装材料而大受欢迎。然而聚乙烯醇结构中含有 大量羟基，容易吸潮，且未改性的聚乙烯醇在水温85°C以上即可溶解，现有技术集中于改善 耐水性能，尚且无法满足高温耐水煮要求。
【发明内容】
[0004] 针对现有的聚乙烯醇涂料存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种耐水煮聚 乙烯醇涂料，该种涂料具有非常好的耐水性能，作为阻隔涂层涂布于基材并复合后，适用于 耐水煮，表面不起皱。本发明的创新点在于：首先通过在聚乙烯醇中添加聚丙烯酰胺和纳米 水滑石进行合理配伍，不仅增强了涂料的粘结性能，同时提高了聚乙烯醇涂料的耐高温性 能。经过测试，如表1所示，耐水煮聚乙烯醇涂布复合膜，在120°C水煮45min后，剥离强度 仍然保持在1. 6-2. 0N/15mm，且耐水煮聚乙烯醇涂布量仅为0. 6-0. 8g/m2的氧气透过率可低 至0. 3-0. 6ml/m2. 24h，与常规聚乙烯醇涂布复合膜（根据专利申请201110197929. 4制成聚 乙烯醇涂料，再涂布复合）水煮后相比，剥离强度和阻氧性能均有大幅提高。另外，通过在 常规型聚乙烯醇涂料中分别单独添加聚丙烯酰胺和纳米水滑石（聚丙烯酰胺、纳米水滑石 的添加比例与本发明耐水煮型中聚乙烯醇与其相应的比例相同）测试结果对比可知，单独 添加聚丙烯酰胺后，涂料复合后的剥离强度从〇. 2-0. 3N/15mm提高到了 0. 5-0. 7N/15mm，氧 气阻隔性能几乎未有改善，单独添加纳米水滑石并涂布复合后，剥离强度几乎没有提高，氧 气透过率从10. 0-12.lml/m2. 24h降至4. 3-5. 7ml/m2. 24h，有所提升。也就是说，单独添加 聚丙烯酰胺或纳米水滑石，无法同时满足耐水煮和高阻隔性能要求。因此本发明中创造性 地同时添加聚丙烯酰胺和纳米水滑石，达到了非常好的协同作用，最终制成了耐水煮高阻 隔聚乙烯醇涂料。这种涂料安全环保、生产成本较低，拓宽了聚乙烯醇涂布膜的应用范围。
[0005] 表1.常规型与耐水煮型聚乙烯醇涂布复合膜水煮后的性能对比
[0007] 注：复合结构为BOPP19//底胶//聚乙烯醇涂层//复合胶//CPP30,涂布底胶上 胶量为1. 5g/m2,聚乙烯醇涂布量为0. 6-0. 8g/m2,复合胶上胶量为2g/m2。常规型为根据专 利申请201110197929. 4制得聚乙烯醇涂布复合膜，耐水煮型为根据本发明制得聚乙烯醇 涂布复合膜，除涂料制备不同外，后续涂布工艺、条件及涂布量均相同。
[0008] 本发明提供一种耐水煮聚乙烯醇涂料，所述的耐水煮聚乙烯醇涂料由含有下述重 量含量的原料配制成2-11. 5%聚乙烯醇、0. 4-0. 7%纳米水滑石、0. 5-1. 4%聚丙烯酰 胺、0. 01-0. 015%催化剂、0. 01-0. 02%表面活性剂、0. 005-0. 008%消泡剂、87. 4-91. 4%去 离子水。
[0009] 所述的聚乙烯醇聚合度为1700,醇解度为88% ;
[0010] 所述的纳米水滑石粒径为400-600nm;
[0011] 所述的聚丙烯酰胺为阴离子型，100-150目白色粉末；
[0012] 所述的催化剂为柠檬酸、对甲苯磺酸的一种或任意组合；
[0013] 所述的表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠的一种或组合；
[0014] 所述的消泡剂为有机硅消泡剂。
[0015] 本发明还提供了一种耐水煮聚乙烯醇涂料的制备方法，该方法为：先将 87. 4-91. 4%去离子水加热至85-100 °C，开启搅拌，搅拌速度设定为300转/分钟，再 加入7. 2-11. 5 %聚乙烯醇，溶解后加入0. 005-0. 008 %消泡剂，降温至40 °C，再加入 0. 01-0. 02%表面活性剂，持续搅拌1小时后关闭搅拌装置，再添加0. 4-0. 7%纳米水滑石 的纳米水滑石，超声波震荡使晶体充分分散。滴加完毕升温至60°C恒温1小时，再次加入 0. 01-0. 015%的催化剂和0. 5-1. 4%的聚丙烯酰胺，恒温2小时，再次开启搅拌装置，充分 搅拌1小时，降到室温后过滤出料。
【具体实施方式】
[0016] 实施例一：
[0017] 先将45. 3285千克去离子水加热至85°C，开启搅拌装置，搅拌速度设定为300转/ 分钟，再加入3. 6千克聚乙烯醇，溶解后加入0. 004千克有机硅消泡剂，降温至40°C，再加入 〇.01千克十二烷基磺酸钠，持续搅拌1小时后关闭搅拌装置，再添加〇.35千克纳米水滑石 的纳米水滑石，超声波震荡使晶体充分分散。滴加完毕升温至60°C恒温1小时，再次加入 0. 0075千克的柠檬酸和0. 7千克的聚丙烯酰胺，恒温2小时，再次开启搅拌装置，充分搅拌 1小时，降到室温后过滤出料。将制得的涂料经过上机涂布，基材为19ym的BOPP光膜，涂布 量为0. 8g/m2,下机固化48小时测试其氧气透过率为0. 6ml/m2. 24h，剥离强度为1. 8N/15mm。
[0018] 实施例二：
[0019] 先将67. 995千克去离子水加热至90°C，开启搅拌装置，搅拌速度设定为300转/ 分钟，再加入5. 625千克聚乙烯醇，溶解后加入0. 00525千克有机硅消泡剂，降温至40 °C，再 加入0. 015千克十二烷基硫酸钠，持续搅拌1小时后关闭搅拌装置，再添加0. 45千克纳米 水滑石的纳米水滑石，超声波震荡使晶体充分分散。滴加完毕升温至60°C恒温1小时，再 次加入0. 00975千克的对甲苯磺酸和0. 9千克的聚丙烯酰胺，恒温2小时，再次开启搅拌装 置，充分搅拌1小时，降到室温后过滤出料。将制得的涂料经过上机涂布，基材为19ym的 B0PP光膜，涂布量为0. 8g/m2,下机固化48小时测试其氧气透过率为0. 5ml/m2. 24h，剥离强 度为 1. 9N/15mm。
[0020] 实施例三：
[0021] 先将112. 9625千克去离子水加热至100°C，开启搅拌装置，搅