一文了解可降解的聚乙烯醇薄膜

聚乙烯醇薄膜(简称PVA)，紫外线照射后发篮白色光。是一种水溶性聚合物，特点是致密性好、结晶度高，粘接力强、制成的薄膜柔韧平滑、耐油、耐溶剂、耐磨耗、气体阻透性好。含水率可达30%-50%，在65%RH, 25 ℃ 环境下的含湿率也可达4.5%。

PVA经特殊处理后具有的耐水性。

PVA水溶膜

PVA的应用基于溶液法，通过流延成膜制备薄膜材料，但是溶液加工成型需经历溶解和干燥过程, 存在工艺复杂、成本高、产量低等缺点，很难制备厚壁、形状复杂的制品，同时，也无法与其他材料进行共挤吹塑制备多层复合薄膜。

PVA，对人体无毒、无味、无害，与自然环境具有良好的亲和性，不累积，无污染。

PVA是唯一可被细菌作为碳源和能源利用的乙烯基聚合物，在细菌和酶的作用下，46天可降解75%，属于一种生物可降解高分子材料,可由非石油路线大规模生产，价格低廉，其耐油、耐溶剂及气体阻隔性能出众，在食品、药品包装方面具有独特优势。

PVA薄膜，以聚乙烯醇为主体，加入改性剂等助剂，经过特殊工艺加工、可以被土壤中的微生物完全降解的绿色环保功能性材料。它可在短时间内降解为二氧化碳和水，并有改良土地的作用。

聚乙烯醇薄膜最大的优点是水溶性，最大的缺点是耐水性差。之所以耐水性差，是由于其分子中带有亲水性的羟基（-OH）。如果能将羟基适当封闭，接上耐水性基团，就可提高PVA薄膜的耐水性。PVA含有羟基，可发生多元醇的一切典型反应，选用适当的缩聚物，在添加量不大的情况下，就能与PVA中的羟基适度交朕，使PVA形成一种强韧的三维结构，稳定了PVA在湿态条件下的气密性，提高了耐水能力。

PVA具有良好生物相容性，在医疗中也有应用。如其水性凝胶在眼科、伤口敷料和人工关节方面的有广泛应用。PVA薄膜在药用膜，人工肾膜等方面也有使用。其安全性可以从用于伤口皮肤修复，和眼部滴眼液产品可见一斑。其中一些型号也常被用在化妆品中的面膜、洁面膏、化妆水及乳液中，是一种常用的安全性成膜剂。

聚乙烯醇薄膜按照溶解特性分为以下几类：

常温溶薄膜（NT型，又称快溶薄膜、冷溶薄膜）： 溶解温度25℃

中温溶薄膜（IT型，又称中溶薄膜、热熔薄膜）： 溶解温度65℃

高温溶薄膜（HT型，又称难溶薄膜、耐溶薄膜）： 溶解温度85℃

特种薄膜：可以根据具体用途设计配方和工艺，达到特殊使用的要求。

PVA高温水溶膜

制造方法

(1)共聚改性法，通过共聚或高分子反应在主链或侧基上引入作用力较弱的单元，减弱PVA分子内和分子间作用力，降低熔点；日本可乐丽公司合成了可热塑加工的PVA, 该PVA 含有碳原子数小于4 的α-烯烃单元及/或乙烯醚单元, 熔点为160-230℃；日本合成化学公司开发的AXPVA共聚物薄膜, 其成型加工性能优异, 熔点在200-210℃, 成型加工温度在210-230℃。

(2)共混改性法，通过加入能与PVA中羟基生成氢键的大量聚合物，破坏PVA分子间作用力，降低熔点或提高热分解温度，如糖类衍生物、胶原水解物等。Nishino将糖类衍生物Poly(GEMA)与PVA共混，其热分解温度大幅提高，当加入量为到25wt%时，混合物的热分解温度达到326℃。意大利Montedison集团Novamont公司开发生产出最成功的PVA/淀粉复合材料“MaterBi”牌号，由变性淀粉与改性PVA 共混构成的互穿网络结构高分子塑料合金, 具有优异的成型加工性、二次加工性、力学性能和生物降解性能。该公司已开发出挤出成型用片、吹塑薄膜、流延薄膜、注塑制品、中空容器、玩具等产品。

(3)后反应改性法，通过对PVA分子链上的羟基进行化学改性，引入可降低PVA的规整度和提高热稳定性的结构单元，改善PVA的热塑加工性能。Nishimura研究表明，烷基硼酸络合物能有效地降低PVA的熔融温度和提高分解温度，实现熔融纺丝。

(4)增塑改性法，该方法简单、高效，国内外对增塑研究较多，如日本可乐丽公司、日本合成化学公司、美国杜邦公司、四川维尼纶厂、四川大学、北京化工大学、华南理工大学、北京工商大学等单位采用水、无机盐、甘油、多元醇及其低聚物、己内酰胺、醇胺等单一或复合增塑改性剂，降低PVA的熔点，改善加工流动性。

       PVA的应用基于溶液法，通过流延成膜制备薄膜材料，但是溶液加工成型需经历溶解和干燥过程, 存在工艺复杂、成本高、产量低等缺点，很难制备厚壁、形状复杂的制品，同时，也无法与其他材料进行共挤吹塑制备多层复合薄膜。

PVA薄膜12大特性

1、环保性

PVA生物耗氧量（BOD）比淀粉小得多，美国空气产品公司把Airvol公司的PVA产品进行生物降解5天后，测得的BOD量低于最初BOD总量的1%。经过生物试验证明PVA既无毒。

就降解机理而言，PVA材料具有水和生物两种降解属性，首先溶于水形成胶液渗入土壤中，可增加土壤的团粘化、透气性和保水性，特别适合于沙土改造。在土壤中的PVA材料可被土壤中的细菌分解，最终可降解为CO2和H2O。

注：真有这么神奇，可以改良沙质土壤吗？

2、水溶性

PVA的溶剂是水，溶解性受聚合度的影响，特别是受醇解度的支配。醇解度在88%以下时，在20℃常温的常温水中几乎完全溶解。随着醇解度的上升溶解度大幅度下降，完全醇解的PVA在水中的溶解极微。

PVA薄膜的水溶性与薄膜厚度和水温的关系(1、薄膜厚度：20μm，2、在动荡水中。)

3、强度和耐候性

PVA薄膜韧性好，拉伸强度大，抗撕裂强度居各类薄膜之首，其双向拉伸强度优越，耐候性好，使用寿命长。各种薄膜强度性能如下表：

4、脱模和金属镀性

PVA薄膜对疏水性极强的塑料亲和力低，对极性小的各种有机材料的脱膜（剥离）性能好。

PVA薄膜可以在1.33×10~266×10Pa的真空下镀铝，其制品在30℃水中浸24小时，镀层不会剥离。

5、透明和光泽性

PVA薄膜的透明度、光泽度均优于其它薄膜。

6、透湿性

PVA膜的透湿性和玻璃纸相似，是一种透湿度极高的薄膜，包装热、湿物品时不会产生雾滴。按照JIS-Z1503测定的数据如下表：

水转印pva基膜

7、阻隔性

PVA薄膜在干燥条件下有优异的阻氧性能，它的透氧系数是各种树脂薄膜中最低的。

PVA的分子链上存在大量羟基（-OH），处于潮湿环境中这些羟基易和水分子形成氢键，导致PVA聚集态结构发生变化，使PVA的阻隔性大大下降。随着相对湿度的上升，其氧气透过量明显上升。

PVA薄膜对水分及氨气具有较强的透过性，但对氧气、氮气、氢气、氦气、氩气及二氧化碳等具有优越的阻隔性，常压环境下对氧气的阻隔率约为常用聚乙烯薄膜的1000倍，聚丙烯膜的300倍。使用PVA薄膜可以完好地保持被包装产品的成分及本身的气味。

8、防静电性

很多塑料薄膜都有很强的带电性，而PVA薄膜几乎不带静电。使用PVA薄膜包装产品的过程中，不会因为静电而引起其可塑性降低或静电附尘。

9、印刷性能

PVA膜具有优良的水色和油墨印刷性，这是现有塑料薄膜只能用油墨印刷不可比拟的优点，可用于水转移印刷，如：玻璃、陶瓷、电器外壳、汽车部件等等不规则表面的彩色印刷。同时PVA薄膜极性强，印刷时可不用电火花处理，广泛地应用在特种印刷行业上，如水转印膜衬底。

10、热封性

水溶性包装薄膜具有良好的热封性，适合于电阻热封及高频热封，热封强度与温湿度、压力、时间等条件有关，一般大于200g/cm2。

11、耐油性及耐溶剂性

PVA薄膜具有极好的耐油性（植物油、动物油、矿物油）、耐有机溶剂和碳水化合物等。但强碱、强酸、氯自由基及其它可与PVA发生化学反应的物质（如硼砂、硼酸、某些染料等），这类物质不适合采用PVA薄膜包装。

油脂吸收量表

12、保香性及防止升华性

PVA薄膜的保香性及防止包装物升华的性能极佳，采用PVA薄膜包装，不仅能很好地保持包装物的香味，而且也可防止包装物受到外界异味的影响。

保香性测试表

应用篇

快溶薄膜

1)农药、化工产品内包装衬袋，可避免手触摸农药及化工产品，没有残留农药在塑料袋中。

2)水泥添加剂包装袋，避免粉尘飞扬危害环境。

3)刺绣衬底、假发等织物载体。衬托载体，便于清理。

4)人造大理石脱模膜，在型膜内垫上水溶膜，可快速脱模。

5)水转移印刷，在该薄膜上印刷后可转印到曲面上。

6)种子袋，把种子按固定间隔包装起来再埋入地下，节省贵重种子，可省去间苗的繁忙。

7)医院洗涤包装袋，无需接触污染的衣服将包装袋直接投入洗衣机。

8)垃圾袋。

PVA医用薄膜隔离布

中溶薄膜

1)食品、化妆品包装袋，超市购物袋。

2)食品包装复合膜、高级纺织品、胶袋包装袋、包装缓冲气垫。

3)用玻璃纸型印刷油墨便可得到美观的印刷效果。

4)动物油、植物油、矿物油的包装和油脂食品的包装。

5)用于茶叶、咖啡、咖喱粉、辣椒粉、胡椒粉等香料的包装封存。

6)可用于小杂粮、油料、海鲜干发、名贵中药材、烟草等包装，与除氧剂或抽真空配合使用，其防霉、防虫蛀、防退色的保质保鲜。

7)电子产品防静电包装。

难溶薄膜：

1)服装、鞋帽、皮革及皮革制品、工艺美术、文稿、档案的封存，与除氧剂配套使用，有防霉、防虫蛀、防氧化变色的功效。

2)用玻璃纸型印刷油墨便可得到美观的印刷效果。

3)醇类、醚类、酮类、酯类、化工原料及中间体的包装。

4)日用品、医药、玩具包装。

5)用于无线电元器件及整机、精密机械、军械、雷达、弹药的封存，有独到的防氧化锈蚀的功能。

6)光学仪器、镜片及零配件采用综合封存，可防止发霉和起雾。

特种薄膜：用于偏振模、汽车贴膜、挡风玻璃夹层、卫生材料制造等特殊领域。

水溶性PVA薄膜已受到世界发达国家重视，其主要市场也在国外。比如美国的W.T.P公司、C.C.LP公司，法国的GRENSOL公司，日本的合成化学、可乐利公司等等。印度是一个刺绣大国，对水溶性薄膜的需求集中在刺绣行业；欧美国家需求主要集中在隔离性包装、机器包装用、脱模薄膜等行业，市场较为成熟，特别是医院用洗衣袋、化工品及农药包装袋、宠物粪便袋、“机包膜”等用量较大；保护性发泡制品应用及小电器包装袋尚属于推广期。总之，未来潜力极大!