聚乙烯醇薄膜

PVA是唯一可被細菌作為碳源和能源利用的乙烯基聚合物，在細菌和酶的作用下，46天可降解75%，屬於一種生物可降解高分子材料，可由非石油路線大規模生產，價格低廉，其耐油、耐溶劑及氣體阻隔性能出眾，在食品、藥品包裝方面具有獨特優勢。PVA的應用基於溶液法，通過流延成膜製備薄膜材料，但是溶液加工成型需經歷溶解和乾燥過程, 存在工藝複雜、成本高、產量低等缺點，很難製備厚壁、形狀複雜的製品，同時，也無法與其他材料進行共擠吹塑製備多層複合薄膜。

聚乙烯醇（PVA）是一種水溶性聚合物，特點是緻密性好、結晶度高，粘接力強、製成的薄膜柔韌平滑、耐油、耐溶劑、耐磨耗、氣體阻透性好，以及經特殊處理具有的耐水性，用途廣泛。

聚乙烯醇對人體無毒、無味、無害，與自然環境具有良好的親和性，不累積，無污染。

聚乙烯醇薄膜是以聚乙烯醇為主體，加入改性劑等助劑，經過特殊工藝加工、可以被土壤中的微生物完全降解的綠色環保功能性材料。它可在短時間內降解為二氧化碳和水，並有改良土地的作用。

聚乙烯醇薄膜最大的優點是水溶性，最大的缺點是耐水性差。之所以耐水性差，是由於其分子中帶有親水性的羥基（-OH）。如果能將羥基適當封閉，接上耐水性基團，就可提高PVA薄膜的耐水性。PVA含有羥基，可發生多元醇的一切典型反應，選用適當的縮聚物，在添加量不大的情況下，就能與PVA中的羥基適度交朕，使PVA形成一種強韌的三維結構，穩定了PVA在濕態條件下的氣密性，提高了耐水能力。

聚乙烯醇薄膜按照溶解特性分為以下幾類：

常溫溶薄膜（NT型，又稱快溶薄膜、冷溶薄膜）：溶解溫度25℃

中溫溶薄膜（IT型，又稱中溶薄膜、熱熔薄膜）：溶解溫度65℃

高溫溶薄膜（HT型，又稱難溶薄膜、耐溶薄膜）：溶解溫度85℃

特種薄膜：可以根據具體用途設計配方和工藝，達到特殊使用的要求。

(1)共聚改性，通過共聚或高分子反應在主鏈或側基上引入作用力較弱的單元，減弱PVA分子內和分子間作用力，降低熔點；日本可樂麗公司合成了可熱塑加工的PVA, 該PVA 含有碳原子數小於4 的α-烯烴單元及/或乙烯醚單元, 熔點為160-230℃；日本合成化學公司開發的AXPVA共聚物薄膜, 其成型加工性能優異, 熔點在200-210℃, 成型加工溫度在210-230℃。

(2)共混改性，通過加入能與PVA中羥基生成氫鍵的大量聚合物，破壞PVA分子間作用力，降低熔點或提高熱分解溫度，如糖類衍生物、膠原水解物等。Nishino將糖類衍生物Poly(GEMA)與PVA共混，其熱分解溫度大幅提高，當加入量為到25wt%時，混合物的熱分解溫度達到326℃。義大利Montedison集團Novamont公司開發生產出最成功的PVA/澱粉複合材料“MaterBi”牌號，由變性澱粉與改性PVA 共混構成的互穿網路結構高分子塑料合金, 具有優異的成型加工性、二次加工性、力學性能和生物降解性能。該公司已開發出擠出成型用片、吹塑薄膜、流延薄膜、注塑製品、中空容器、玩具等產品。

(3)后反應改性，通過對PVA分子鏈上的羥基進行化學改性，引入可降低PVA的規整度和提高熱穩定性的結構單元，改善PVA的熱塑加工性能。Nishimura研究表明，烷基硼酸絡合物能有效地降低PVA的熔融溫度和提高分解溫度，實現熔融紡絲。

(4)增塑改性，該方法簡單、高效，國內外對增塑研究較多，如日本可樂麗公司、日本合成化學公司、美國杜邦公司、四川維尼綸廠、四川大學、北京化工大學、華南理工大學、北京工商大學等單位採用水、無機鹽、甘油、多元醇及其低聚物、己內醯胺、醇胺等單一或複合增塑改性劑，降低PVA的熔點，改善加工流動性。

環保性

PVA薄膜產品屬於綠色環保材料。有關部門測得PVA生物耗氧量（BOD）比澱粉小得多，美國空氣產品公司把Airvol公司的PVA產品進行生物降解5天後，測得的BOD量低於最初BOD總量的1%。經過生物試驗證明PVA既無毒。

就降解機理而言，PVA材料具有水和生物兩種降解屬性，首先溶於水形成膠液滲入土壤中，可增加土壤的團粘化、透氣性和保水性，特別適合於沙土改造。在土壤中的PVA材料可被土壤中的細菌分解，最終可降解為CO2和H2O。

水溶性

PVA的溶劑是水，但對水的溶解性很大程度上受聚合度的影響，特別是受醇解度的支配。醇解度在88%以下時，在20℃常溫的常溫水中幾乎完全溶解。隨著醇解度的上升溶解度大幅度下降，完全醇解的PVA在水中的溶解極微。

PVA薄膜的水溶性與薄膜的厚度和水的溫度有關，相關數據表如下：

溶解水溫 開始溶解時間

（分鐘）完全溶解時間

（分鐘）

常溫溶薄膜 25℃ 0.5 15

中溫溶薄膜 65℃ 0.5 10

高溫熔薄膜 40℃以下完全不溶，85℃以上完全溶解 0.5 10

註：1、薄膜厚度：20μm，2、在動蕩水中。

強度和耐候性

PVA薄膜韌性好，拉伸強度大，抗撕裂強度居各類薄膜之首，其雙向拉伸強度優越，耐候性好，使用壽命長。各種薄膜強度性能如下表：

PVA膜 PT膜（玻璃紙） PE膜 PP膜 PVC膜

拉伸強度（MPa） 44.1~63.7 54.9~131.4 17.3~19.1 45.1~53.9 20.6~17.6

延伸率（%） 150~400 15~25 50~600 200~600 5~25

脫模和金屬鍍性

PVA薄膜對疏水性極強的塑料親和力低，對極性小的各種有機材料的脫膜（剝離）性能好。

PVA薄膜可以在1.33×10~266×10Pa的真空下鍍鋁，其製品在30℃水中浸24小時，鍍層不會剝離。

透明和光澤性

PVA薄膜的透明度、光澤度均優於其它薄膜。

PVA膜 PT膜（玻璃紙） PVC膜 PET膜

透過率% 90.1 60.5 50.4 57.8

反射率% 81.5 60.5 79.5 22

透濕性

PVA膜的透濕性和玻璃紙相似，是一種透濕度極高的薄膜，包裝熱、濕物品時不會產生霧滴。按照JIS-Z1503測定的數據如下表：

PVA膜 PT膜（玻璃紙） PVC膜 PET膜

透濕度 1500~2000 1300~2000 120~180 35~180

阻隔性

PVA薄膜在乾燥條件下有優異的阻氧性能，它的透氧係數是各種樹脂薄膜中最低的。

PVA的分子鏈上存在大量羥基（-OH），處於潮濕環境中這些羥基易和水分子形成氫鍵，導致PVA聚集態結構發生變化，使PVA的阻隔性大大下降。隨著相對濕度的上升，其氧氣透過量明顯上升。

PVA薄膜對水分及氨氣具有較強的透過性，但對氧氣、氮氣、氫氣、氦氣、氬氣及二氧化碳等具有優越的阻隔性，常壓環境下對氧氣的阻隔率約為常用聚乙烯薄膜的1000倍，聚丙烯膜的300倍。使用PVA薄膜可以完好地保持被包裝產品的成分及本身的氣味。

防靜電性

很多塑料薄膜都有很強的帶電性，而PVA薄膜幾乎不帶靜電。使用PVA薄膜包裝產品的過程中，不會因為靜電而引起其可塑性降低或靜電附塵。

PVA膜 PT膜（玻璃紙） PVC膜 PE膜 PET膜

靜電壓 1.2V 1.3V 40.5V 98.6V 120.6V

印刷性能

PVA膜具有優良的水色和油墨印刷性，這是現有塑料薄膜只能用油墨印刷不可比擬的優點，可用於水轉移印刷，如：玻璃、陶瓷、電器外殼、汽車部件等等不規則表面的彩色印刷。同時PVA薄膜極性強，印刷時可不用電火花處理，廣泛地應用在特種印刷行業上，如水轉印膜襯底。

熱封性

水溶性包裝薄膜具有良好的熱封性，適合於電阻熱封及高頻熱封，熱封強度與溫濕度、壓力、時間等條件有關，一般大於200g/cm2。

耐油性及耐溶劑性

PVA薄膜具有極好的耐油性（植物油、動物油、礦物油）、耐有機溶劑和碳水化合物等。但強鹼、強酸、氯自由基及其它可與PVA發生化學反應的物質（如硼砂、硼酸、某些染料等），這類物質不適合採用PVA薄膜包裝。

A 油脂吸收量表

油 品 測試條件 PVA PET OPP PE OPS

汽 油 20℃,10天 0 1.1 1.1 4.7

柴 油 40℃,30天 0 3.2 5.2 3.5 2.8

色拉油 40℃,30天 0 1.8 3.1 4.6 1.5

B 溶劑吸收量表

溶 劑 PVA EVAL CPP OPP PET

保香性及防止升華性

PVA薄膜的保香性及防止包裝物升華的性能極佳，採用PVA薄膜包裝，不僅能很好地保持包裝物的香味，而且也可防止包裝物受到外界異味的影響。

保香性測試表

內裝物 玫瑰香精（1ml）檸檬香精（1ml）蘋果香精（1ml）風油精（1ml）醬油（2ml）茶葉（3g）香煙（3g）

PP

（25μm） 1小時 1小時 1小時 1小時 3小時 1天 1天

PP/PE（65μm） 3小時 1天 1天 1小時 1周 1周 1周

PVA/PP（32μm） 1周 1周 1周 2天 4周

以上 4周

以上 4周

以上

 農藥、化工產品內包裝襯袋，可避免手觸摸農藥及化工產品，沒有殘留農藥在塑料袋中。

 水泥添加劑包裝袋，避免粉塵飛揚危害環境。

 刺繡襯底、假髮等織物載體。襯托載體，便於清理。

 人造大理石脫模膜，在型膜內墊上水溶膜，可快速脫模。

 水轉移印刷，在該薄膜上印刷后可轉印到曲面上。

 種子袋，把種子按固定間隔包裝起來再埋入地下，節省貴重種子，可省去間苗的繁忙。

 醫院洗滌包裝袋，無需接觸污染的衣服將包裝袋直接投入洗衣機。

 垃圾袋。

 食品、化妝品包裝袋，超市購物袋。

 食品包裝複合膜、高級紡織品、膠袋包裝袋、包裝緩衝氣墊。

 用玻璃紙型印刷油墨便可得到美觀的印刷效果。

 動物油、植物油、礦物油的包裝和油脂食品的包裝。

 用於茶葉、咖啡、咖喱粉、辣椒粉、胡椒粉等香料的包裝封存。

 可用於小雜糧、油料、海鮮干發、名貴中藥材、煙草等包裝，與除氧劑或抽真空配合使用，其防霉、防蟲蛀、防退色的保質保鮮。

 電子產品防靜電包裝。

 服裝、鞋帽、皮革及皮革製品、工藝美術、文稿、檔案的封存，與除氧劑配套使用，有防霉、防蟲蛀、防氧化變色的功效。

 用玻璃紙型印刷油墨便可得到美觀的印刷效果。

 醇類、醚類、酮類、酯類、化工原料及中間體的包裝。

 日用品、醫藥、玩具包裝。

 用於無線電元器件及整機、精密機械、軍械、雷達、彈藥的封存，有獨到的防氧化鏽蝕的功能。

 光學儀器、鏡片及零配件採用綜合封存，可防止發霉和起霧。

聚乙烯醇薄膜還可以用於偏振模、汽車貼膜、擋風玻璃夾層、衛生材料製造等特殊領域。