专利名称：一种食品包装用高阻隔性水胶及制备方法
技术领域：
本发明属于聚合物加工及食品包装技术领域，具体说是涉及一种高阻隔性聚乙烯醇水胶组合物。本发明还涉及该聚乙烯醇水胶的制备方法。
背景技术：
在阻隔包装材料的研究中，合理开发利用高阻隔性聚合物是行之有效的途径。聚乙烯醇(PVA)俗称维尼纶，主要用于抽丝、制造纺织品。PVA阻气十分优良，是塑料中阻气最好的。醇蒸汽也难以渗透，更不易透过空气，化学稳定性好，无毒，对环境不产生污染，不带静电，印刷性和热封性都好。PVA具有良好的化学性能是由于其分子结构的特点，分子间存在大量氢键，致密性高，能有效防止气体的渗透。用其作阻隔层与其它材料复合化，综合性能好，特别是透氧率极低，以及其优良的隔油性，将应用于食品等方面的包装，能大大延长贮存货贺寿命。
食品包装的发展向改善已有塑料性能、开发新品种、提高强度和阻隔性、减少用量(壁厚)、复合使用、环保，多功能等方面发展。为确保包装食品的安全，食品包装材料必须有高阻隔性，油脂食品要求具有高阻氧性和阻油性。随着食品对保护性要求的提高，新型高阻隔包装材料在国外已广泛应用，常用的高阻隔包装材料有锡箔、尼龙、聚酯、聚偏二氯乙烯等，目前用于高阻隔的材料一般是EVOH及PVDC，EVOH用于塑料多层共挤的工艺上，由于多层共挤需要设备要求比较高，工艺控制困难，而且需要相对于本发明的涂布用量(涂层厚度2-3μm)较多的EVOH才能挤出薄膜，而且在干燥的环境下PVA的隔氧性优于EVOH和PVDC。本发明所开发出的水性涂料具有很好的环境兼容性，可以用涂布工艺实现，使得实现工业化的工艺更加简单且容易操作。使用本发明水胶制得的食品包装不仅可以提高对食品的保护，而且在包装相同量食品时可以减少塑料的用量。
发明内容
本发明的目的在于针对目前阻隔性材料发展的新趋势，以及现有阻隔包装材料的缺点，提出了一种高阻隔性聚乙烯醇水胶及制备方法。
本发明的目的是这样实现的，一种食品包装用高阻隔性水胶，由下列组份及含量组成，各组份含量为重量百分比聚乙烯醇5-20％加工改性剂 1-5％高阻隔性纳米SiO20.5-2％表面活性剂 0.1-0.5％蒸馏水 余量其中加工改性剂为乙醇或乙二醇或1，4-丁二醇。
本发明技术方案包括所说的食品包装用高阻隔性水胶，其中所述聚乙烯醇包括所有牌号和所有醇解度的聚乙烯醇(PVA)原料。且用牌号为1750、124的聚乙烯醇效果更好。
本发明技术方案包括所说的高阻隔隔性纳米SiO2材料是经表面处理的纳米SiO2和不经表面处理的纳米SiO2。
本发明技术方案包括所说的食品包装用高阻隔性水胶，其特征在于表面活性剂为CognisA3065，CognisA1080，脂肪醇聚氧乙烯醚。
一种制备前述高阻隔性水胶食品包装用高阻隔性水胶的方法，按以下次序步骤进行i.按比例将聚乙烯醇、蒸馏水、表面活性剂加入到反应釜中，在80-100℃恒温油浴和机械搅拌下反应3-5个小时制得聚乙烯醇溶液；ii.在i步骤制得的聚乙烯醇溶液中加入高效阻隔材料纳米SiO2，在超声处理和机械搅拌下继续搅拌2个小时以上，制得高阻隔性水胶。
本发明技术方案包括其中所述将聚乙烯醇溶解方法是加热、水溶解、超声波处理及机械搅拌。
本发明具有高阻隔性、易加工、低成本、综合性能优良的水性阻隔材料，更具有实用意义和工业价值。PVA薄膜可作为一种在食品包装方面，主要利用其隔氧、耐油性能优良的特性，用于含水量低、吸潮性弱的含油食品如香肠、烤肉、火腿等良好的阻气性可使商品获得很好的保质效果；非食用性的水溶性包装材料，有其特殊的用途，可用于肥皂、洗涤剂、漂自粉、染料、杀虫剂、化肥和水处理化学药品的包装，包装袋可直接溶解于水，避免“白色污染。
本发明所述的聚乙烯醇(PVA)是一种多羟基聚合物，结构式如(I)所示CH2-CHOHn(I)由于其分子间氢键作用，致密性高，是少量几种优异的高阻隔型聚合物之一，因醇解度不同而分为不同型号。
本发明所述的表面活性剂是一类可以降低薄膜表面张力的物质，是一类非离子型、离子型或非离子和离子型混合型的表面活性剂，为CognisA3065，CognisA1080，脂肪醇聚氧乙烯醚，十二烷基苯磺酸钠。
本发明方法简单，采用恒温加热回流及机械搅拌，将PVA、加工改性剂及蒸馏水一起进行反应共混，制成水溶液，再在超声处理的的条件下加入纳米SiO2，再经高速搅拌就可制得此新型的高阻隔性的材料。同时本发明开发的新材料与通用薄膜材料复合使用，可以大大提高原薄膜材料的性能，薄膜材料的阻隔性能得到明显提高，在PE或BOPP薄膜上涂敷一层PVA得到PVA复合膜，该复合膜阻气、阻湿性能均好、成本低廉，是一种很好的包装材料。将本发明水胶手工复合涂布在PET、BOPP薄膜上，再将复合有本发明水胶的PET及BOPP薄膜作透氧性测试，测试结果如下可以将原纯PET薄膜的隔绝氧气透过量能力提高10倍以上，对于BOPP薄膜，可将原纯BOPP薄膜的隔绝氧气透过量能力提高约70倍。本发明制备工艺简单，降低了成本，废料易于降解，克服了以往阻隔材料的性能弱点，因此该材料可以用于食品、农药、化学药品等阻隔包装，有着广阔的应用及工业前景。
本发明中聚乙烯醇牌号为1750，124以及相关的系列牌号的聚合物，还包括因醇解度不同的所有PVA其他牌号聚合物。
本发明的制备过程中，制备聚乙烯醇溶液可在80-100℃恒温油浴和转速为800-5000转/分钟机械搅拌进行，步骤ii可在59Hz超声波和1000-7500转/分钟的机械搅拌下进行。
具体实施例方式
实施例1将7克PVA124、3毫升乙醇、90克的蒸馏水加入反应釜，在90℃恒温油浴加热，接上冷凝回流装置，以转速为1000转/分钟的机械搅拌下反应4个小时制得PVA溶液；随后加入重量为1克经表面处理的高效阻隔材料纳米SiO2和0.2克的脂肪醇聚氧乙烯醚，在59Hz超声处理和5000转/分钟的机械搅拌下继续搅拌4个小时制得本发明所述的高阻隔性水胶。
实施例2将10克PVA1750、3毫升1，4-丁二醇、87克的蒸馏水加入反应釜，在90℃恒温油浴加热，接上冷凝回流装置，以转速为4000转/分钟的机械搅拌下反应5个小时制得PVA溶液；随后加入重量为1克经表面处理的nano-SiO2和0.2克的CognisA1080，在59Hz超声处理和7000转/分钟的机械搅拌下继续搅拌3个小时制得本发明所述的高阻隔性水胶。
实施例3将7克PVA124、3毫升乙醇、90克的蒸馏水加入反应釜，在80℃恒温油浴加热，接上冷凝回流装置，以转速为1000转/分钟的机械搅拌下反应3.5个小时制得PVA溶液；随后加入重量为0.2克的脂肪醇聚氧乙烯醚，在59KHz超声处理和2000转/分钟的机械搅拌下继续搅拌3个小时制得本发明所述的高阻隔性水胶。
实施例4将8克PVA124、3毫升乙醇、89克的蒸馏水加入反应釜，在100℃恒温油浴加热，接上冷凝回流装置，以转速为2500转/分钟的机械搅拌下反应4.5个小时制得PVA溶液；随后加入重量为0.2克的CognisA3065，在59KHz超声处理和3000转/分钟的机械搅拌下继续搅拌3个小时制得本发明所述的高阻隔性水胶。
实施例5将10克PVA1750、3毫升乙醇、87克的蒸馏水加入反应釜，在90℃恒温油浴加热，接上冷凝回流装置，以转速为3000转/分钟的机械搅拌下反应4个小时制得PVA溶液；随后加入重量为0.2克的脂肪醇聚氧乙烯醚，在59KHz超声处理和3500转/分钟的机械搅拌下继续搅拌4个小时制得本发明所述的高阻隔性水胶。
实施例6将6克PVA124、3毫升乙醇、91克的蒸馏水加入反应釜，在90℃恒温油浴加热，接上冷凝回流装置，以转速为2500转/分钟的机械搅拌下反应4个小时制得PVA溶液；随后加入重量为1克经表面处理的nano-SiO2和0.1克的脂肪醇聚氧乙烯醚和0.1克的十二烷基苯磺酸钠，在59KHz超声处理和4000转/分钟的机械搅拌下继续搅拌4个小时制得本发明所述的高阻隔性水胶。
实施例7将6克PVA124、3毫升乙醇、91克的蒸馏水加入反应釜，在90℃恒温油浴加热，接上冷凝回流装置，以转速为2500转/分钟的机械搅拌下反应4个小时制得PVA溶液；随后加入重量为0.2克的脂肪醇聚氧乙烯醚，在59KHz超声处理和4000转/分钟的机械搅拌下继续搅拌4个小时制得本发明所述的高阻隔性水胶。
用以上实施例制备的阻隔胶水，用手工以每平方米7克涂覆在PET和BOPP薄膜上，其阻隔性可分别提高20到70倍。
给出上述实施例只是为了举例说明本发明，而不是为了对本发明的保护范围进行任何限制。本领域技术人员根据本发明的精神，对发明进行的任何变动都在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种食品包装用高阻隔性水胶，由下列组份及含量组成，各组份含量为重量百分比聚乙烯醇 5-20％加工改性剂1-5％高阻隔性纳米二氧化硅 0.5-2％表面活性剂0.1-0.5％蒸馏水余量其中加工改性剂为乙醇或乙二醇或1，4-丁二醇。
2.如权利要求1所说的食品包装用高阻隔性水胶，其中所述聚乙烯醇包括所有牌号和所有醇解度的聚乙烯醇原料。
3.如权利要求2所说的食品包装用高阻隔性水胶，其中所述聚乙烯醇为牌号为1750、124的聚乙烯醇。
4.如权利要求1所说的食品包装用高阻隔性水胶，其中所说的高阻隔隔性纳米二氧化硅材料包括经表面处理的纳米二氧化硅和不经表面处理的纳米二氧化硅。
5.如权利要求1所说的食品包装用高阻隔性水胶，其特征在于表面活性剂为CognisA3065、CognisA1080或脂肪醇聚氧乙烯醚。
6.一种制备权利要求1所说食品包装用高阻隔性水胶的方法，按以下次序步骤进行i.按比例将聚乙烯醇、蒸馏水、表面活性剂加入到反应釜中，在80-100℃恒温油浴和机械搅拌下反应3-5个小时制得聚乙烯醇溶液；ii.在i步骤制得的聚乙烯醇溶液中加入高效阻隔材料纳米二氧化硅，在超声处理和机械搅拌下继续搅拌2个小时以上，制得高阻隔性水胶。
7.如权利要求1所述高效阻隔聚乙烯醇水胶的制备方法，其中所述将聚乙烯醇溶解方法是加热、水溶解、超声波处理及机械搅拌。
全文摘要
本发明涉及一种食品包装用高阻隔聚乙烯醇水胶及制备方法，该高阻隔水胶主要包含5－20wt％聚乙烯醇、1－5wt％的加工改性剂、0.5－2wt％的高阻隔性纳米SiO
文档编号C08K3/36GK101070416SQ20071002873
公开日2007年11月14日 申请日期2007年6月21日 优先权日2007年6月21日
发明者许开天, 陈国强, 潘觉宇, 王晓娟, 朱文甫, 陈智飞 申请人:汕头大学