专利名称：适合高速涂布的耐水改性聚乙烯醇胶液及其制作工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于一种改性聚乙烯醇涂布液，特别是一种适合高速涂布的耐水改性聚乙 烯醇胶液及其制作工艺。
背景技术：
聚乙烯醇是一种强亲水性羟基聚合物，具有良好的氧气阻隔性能。但是当聚乙烯 醇溶液涂布于基材上时，因其具有亲水性，吸湿后阻氧性能大大降低。中国航天科工集团 8511研究所在1995年研制出了耐水改性聚乙烯醇胶液，该胶液涂布成膜干燥后不仅耐水， 而且还有良好的氧气阻隔性能，但是该胶液黏度大，采用逆转辊涂布时，上胶量大，干燥速 度慢，生产效率低。目前国内有一家民营企业也有类似产品，该产品呈碱性，并且其颜色为 黄色，根据实验室对该产品的分析，发现该产品所谓的改性只是物理改性，聚乙烯醇分子上 大量的羟基还裸露在外面，没有封闭，其胶液涂布成膜干燥后，仍溶于水，耐水性很差，另外 该胶液对环境的温度和PH值很敏感，当温度降低，PH值变小时，胶液容易凝胶，稳定性很 差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适合高速涂布的耐水改性聚乙烯醇涂布液及其制作 方法，此胶液具有良好的氧气阻隔性能，黏度稳定，适合网纹辊涂布，涂布成膜后耐水性好， 干燥速度快，生产效率高，适合工业化生产。实现本发明目的的技术解决方案为本发明适合高速涂布的耐水改性聚乙烯醇胶 液，它由聚乙烯醇，防结皮剂、改性剂、分散剂、连接剂、催化剂和水组成。本发明适合高速涂布的耐水改性聚乙烯醇胶液的各组分含量聚乙烯醇 4% _15%、防结皮剂1 % -6.5%、改性剂0.8% -4%、分散剂0. 5 % -2. 5%、连接剂 0. 8% _3%、催化剂0. 08% -0.7%、水 70% -93%。本发明适合高速涂布的耐水改性聚乙烯醇胶液的各组分含量的优选范围聚 乙烯醇5% -10%、防结皮剂2% -5%、改性剂-3%、分散剂0.5% -2%、连接剂 0. 8% -2. 5%、催化剂 0. 1% -0. 5%、水 77% -90%。本发明适合高速涂布的耐水改性聚乙烯醇胶液的制作工艺为，将聚乙烯醇、甲醇 和水混合后，升温搅拌，待温度达到98°C时保温2 3小时，聚乙烯醇溶解后温度降至室温， 依次加入改性剂、催化剂、水、分散剂和连接剂，进行搅拌。本发明与现有技术相比，其显著优点本发明利用协同效应，克服了改性聚乙烯醇 水溶液的表面结皮、黏度不稳定、涂布膜亲水性及其与基膜界面稳定性差等问题，而且可以 确保聚乙烯醇的气体阻隔性能，特别是能适应涂布机的高速涂布。本发明具有如下特点(1)2个月内，配制好的胶液表面不会产生结皮现象，胶液的黏度稳定，没有计时上 升的问题出现。(2)烘干后聚乙烯醇涂层与基膜的界面稳定性好，粘附力强，很难将两者剥离，在加工工艺上取消了预涂。(3)聚乙烯醇涂层具有极佳的耐水性，涂层浸水72小时不起泡、不起皱、不脱落， 在加工工艺上取消了层合。(4)聚乙烯醇的阻氧性能得到了保证。(5)胶液呈酸性，颜色为半透明的乳白色。(6)混合胶液实现了常温输送、常温涂布，简化了工艺，降低了对涂布设备的要求。(7)胶液适合涂布机高速涂布。本发明的产品涂布到基膜上，干燥之后，具有较高的氧气阻隔性和保香性，良好的 疏水性、柔韧性和较强的附着力。含有改性聚乙烯醇的复合薄膜可广泛用于食品包装、医药 包装、化工品包装和工业品包装。本发明的产品对涂布设备要求较低，普通的干式复合机和 专业涂布机均可涂布，特别是专业涂布机涂布时，车速可开到120m/min，实现高速工业化生产。
具体实施例方式本发明适合高速涂布的耐水改性聚乙烯醇胶液由聚乙烯醇，防结皮剂、改性剂、分 散剂、连接剂、催化剂和水组成。本发明适合高速涂布的耐水改性聚乙烯醇胶液的各组分含量聚乙烯醇 4% _15%、防结皮剂1 % -6.5%、改性剂0.8% -4%、分散剂0. 5 % -2. 5%、连接剂 0. 8% _3%、催化剂0. 08% -0.7%、水 70% -93%。本发明适合高速涂布的耐水改性聚乙烯醇胶液的各组分含量的优选范围聚 乙烯醇5% -10%、防结皮剂2% -5%、改性剂-3%、分散剂0.5% -2%、连接剂 0. 8% -2. 5%、催化剂 0. 1% -0. 5%、水 77% -90%。本发明适合高速涂布的耐水改性聚乙烯醇胶液，所述的防结皮剂为甲醇或乙醇。本发明适合高速涂布的耐水改性聚乙烯醇胶液，所述的改性剂为醚化的三聚氰胺 甲醛树脂或醚化的三聚氰胺乙二醛树脂。本发明适合高速涂布的耐水改性聚乙烯醇胶液，分散剂为有机硅溶液。有机硅的 制作工艺为用稀水玻璃作为起始原料，经过离子交换出去钠离子，然后通过制备晶核，直 接酸化反应，晶粒长大等步骤制得有机硅溶液。首先，用离子交换树脂除去原料中的钠离 子，制得Si02/Na20重量比较大的稀溶液，稀溶液中的钠离子含量已较低；其次，将上步骤制 得的稀溶液加热并停置-段时间，在稀溶液中逐渐形成毫微米大小的晶核；再次，将稀水玻 璃原料及酸化剂(如稀硫酸)持续加入到前述制得的含晶核的稀溶液中，加入过程应注意 控制混合液中钠离子的浓度、混合液PH值、加入时间等条件；最后，上述混合液在控制适当 条件下，进行晶粒长大过程，持续长大过程之后，即可制得有机硅溶液。上述所述有机硅溶液制作工艺中，初始水玻璃的固含量为24%，经离子交换除去 钠离子后，Si02/Na20比例为3. 5，用水稀释至SiO2含量为7%，此溶液为A。取出0.92A放 到反应容器中，静置1小时，待其形成毫微米大小的晶核，然后在充分搅拌的条件下加入剩 下的0. 08A，然后用硫酸调节溶液PH值2 4，将此酸化的溶液加热到50°C，恒温反应6 10小时后，降至室温即得有机硅溶液。本发明适合高速涂布的耐水改性聚乙烯醇胶液，连接剂为水溶性丙烯酸酯或硅烷偶联剂。本发明适合高速涂布的耐水改性聚乙烯醇胶液，催化剂为盐酸或硫酸。本发明适合高速涂布的耐水改性聚乙烯醇胶液的制作工艺，将聚乙烯醇、甲醇 和水混合后，升温搅拌，待温度达到98°C时保温2 3小时，聚乙烯醇溶解后温度降至室 温，依次加入改性剂、催化剂、水、分散剂和连接剂，进行搅拌。制作过程中，聚乙烯醇的配 比4% -15%，优选范围为5% -10% ；防结皮剂的配比_6.5%，优选范围为2% -5% ； 改性剂的配比0.8% _4%，优选范围为-3% ；连接剂的配比0.8% -3%，优选范围 为0. 8 % -2. 5 % ；催化剂的配比0. 08 % -0. 7 %，优选范围为0. 1 % -0. 5 % ；水的配比 70% -93%，优选范围 77% -90%。下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。实施例1 本实施例是由7%的聚乙烯醇，3. 5%的甲醇，2%的醚化三聚氰胺甲 醛树脂，1. 25%的有机硅溶液，1.65%的水溶性丙烯酸酯，0. 3%的硫酸和84. 3%的水组 成。将上述配比的聚乙烯醇、甲醇和水混合后，升温搅拌，待温度达到98°C时，恒温2小时， 然后降至室温，加入上述配比的醚化三聚氰胺甲醛树脂、硫酸、有机硅溶液和水溶性丙烯 酸酯，充分搅拌，即得本发明适合高速涂布的耐水改性聚乙烯醇涂布液。在厚度为12μπι 的聚酯膜PET上涂布1 μ m厚的本实施例的产品，干燥成膜后，其氧气透过量为0. 27cm3/ m2 · 24h · 0. IMPa，涂层疏水性好。实施例2 本实施例是由10%的聚乙烯醇，5%的甲醇，3%的醚化三聚氰胺甲醛树 脂，2 %的有机硅溶液，2 %的硅烷偶联剂，0. 5 %的硫酸和77. 5 %的水组成。将上述配比的聚 乙烯醇、甲醇和水混合后，升温搅拌，待温度达到98°C时，恒温2小时，然后降至室温，加入 上述配比的醚化三聚氰胺甲醛树脂、硫酸、有机硅溶液和硅烷偶联剂，充分搅拌，即得本发 明适合高速涂布的耐水改性聚乙烯醇涂布液。在厚度为80 μ m的茂金属聚乙烯MPE上涂布 Iym厚的本实施例的产品，干燥成膜后，其氧气透过量为1.9cm7m2 · 24h · 0. IMPa，涂层疏 水性好。实施例3 本实施例是由15%的聚乙烯醇，6. 5%的乙醇，3%的醚化三聚氰胺乙二 醛树脂，2. 5%的有机硅溶液，3%的硅烷偶联剂，0. 7%的盐酸和68. 3%的水组成。将上述 配比的聚乙烯醇、乙醇和水混合后，升温搅拌，待温度达到98°C时，恒温2小时，然后降至室 温，加入上述配比的醚化三聚氰胺乙二醛树脂、盐酸、有机硅溶液和硅烷偶联剂，充分搅拌， 即得本发明适合高速涂布的耐水改性聚乙烯醇涂布液。在厚度为15 μ m的尼龙膜BOPA上 涂布1 μ m厚的本实施例的产品，干燥成膜后，其氧气透过量为0. 35cm3/m2 · 24h · 0. IMPa, 涂层疏水性好。实施例4 本实施例是由4%的聚乙烯醇，1 %的乙醇，1 %的醚化三聚氰胺乙二醛 树脂，0. 5%的有机硅溶液，0. 8%的水溶性丙烯酸酯，0. 的盐酸和92. 6%的水组成。将 上述配比的聚乙烯醇、乙醇和水混合后，升温搅拌，待温度达到98°C时，恒温2小时，然后 降至室温，加入上述配比的醚化三聚氰胺乙二醛树脂、盐酸、有机硅溶液和水溶性丙烯酸 酯，充分搅拌，即得本发明适合高速涂布的耐水改性聚乙烯醇涂布液。在厚度为15μπι的 聚丙烯膜BOPP上涂布Ιμπι厚的本实施例的产品，干燥成膜后，其氧气透过量为1.9cm3/ m2 · 24h · 0. IMPa，涂层疏水性好。实施例5 本实施例是由5%的聚乙烯醇，2%的甲醇，2%的醚化三聚氰胺甲醛树脂，1 %的有机硅溶液，1 %的水溶性丙烯酸酯，0. 2%的盐酸和88. 8%的水组成。将上述配比 的聚乙烯醇、甲醇和水混合后，升温搅拌，待温度达到98°C时，恒温2小时，然后降至室温， 加入上述配比的醚化三聚氰胺甲醛树脂、盐酸、有机硅溶液和水溶性丙烯酸酯，充分搅拌， 即得本发明适合高速涂布的耐水改性聚乙烯醇涂布液。在厚度为70μπι的流延聚丙烯膜 CPP上涂布1 μ m厚的本实施例的产品，干燥成膜后，其氧气透过量为7Cm3/m2 -24h ·0. IMPa, 涂层疏水性好。
权利要求
一种适合高速涂布的耐水改性聚乙烯醇胶液，其特征在于适合高速涂布的耐水改性聚乙烯醇胶液由聚乙烯醇，防结皮剂、改性剂、分散剂、连接剂、催化剂和水组成。
2.根据权利要求1所述的适合高速涂布的耐水改性聚乙烯醇胶液，其特征在于 所述适合高速涂布的耐水改性聚乙烯醇胶液的各组分含量聚乙烯醇4% -15%、防结 皮剂-6.5%、改性剂0.8% -4%、分散剂0. 5% -2. 5%、连接剂0. 8% _3%、催化剂 0. 08% -0. 7%、水 70% -93%。
3.根据权利要求1所述的适合高速涂布的耐水改性聚乙烯醇胶液，其特征在于适 合高速涂布的耐水改性聚乙烯醇胶液的各组分含量的优选范围聚乙烯醇5% -10%, 防结皮剂2% -5%、改性剂-3%、分散剂0.5% -2%、连接剂0.8% -2.5%、催化剂 0. 1% -0. 5%、水 77% -90%。
4.根据权利要求1、2或3所述的适合高速涂布的耐水改性聚乙烯醇胶液，其特征是 所述的防结皮剂为甲醇或乙醇。
5.根据权利要求1、2或3所述的适合高速涂布的耐水改性聚乙烯醇胶液，其特征在于 所述的改性剂为醚化的三聚氰胺甲醛树脂或醚化的三聚氰胺乙二醛树脂。
6.根据权利要求1、2或3所述的适合高速涂布的耐水改性聚乙烯醇胶液，其特征在于 分散剂为有机硅溶液。
7.根据权利要求1、2或3所述的适合高速涂布的耐水改性聚乙烯醇胶液，其特征在于 连接剂为水溶性丙烯酸酯或硅烷偶联剂。
8.根据权利要求1、2或3所述的适合高速涂布的耐水改性聚乙烯醇胶液，其特征在于 催化剂为盐酸或硫酸。
9.根据权利要求1、2或3所述的适合高速涂布的耐水改性聚乙烯醇胶液的制作工艺， 其特征在于将聚乙烯醇、甲醇和水混合后，升温搅拌，待温度达到98°C时保温2 3小时， 聚乙烯醇溶解后温度降至室温，依次加入改性剂、催化剂、水、分散剂和连接剂，进行搅拌。
全文摘要
本发明公开了一种适合高速涂布的耐水改性聚乙烯醇胶液及其制作工艺。本发明的产品是由聚乙烯醇、防结皮剂、改性剂、分散剂、连接剂和水组成。本发明的制作工艺是将聚乙烯醇、防结皮剂和水充分混合后，升温至98℃，恒温2～3小时，充分溶解后，依次加入改性剂、催化剂、水、分散剂和连接剂，充分混合。本发明克服了改性聚乙烯醇水溶液的表面结皮、黏度不稳定、涂布膜亲水性及其与基膜界面稳定性差等问题，而且可以确保聚乙烯醇的气体阻隔性能，特别是能适应涂布机的高速涂布。
文档编号C09D5/00GK101979447SQ200910036098
公开日2011年2月23日 申请日期2009年10月16日 优先权日2009年10月16日
发明者孙红旗, 李子繁, 胡焱清 申请人:中国航天科工集团八五一一研究所