CN1974206A - 一种超高阻氧性耐蒸煮包装用复合膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超高阻氧性耐蒸煮包装用复合膜的制备方法，以电晕处理的聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、聚酯薄膜、尼龙薄膜为基材，涂覆一层高阻氧胶水溶液，经过干燥即得超高阻氧性耐蒸煮薄膜，也可以与PE、PP或BOPP中的一种复合得到多层超高阻氧性耐蒸煮复合薄膜。采用本发明制备方法制备的多层复合膜对氧气、氮气、氢气及二氧化碳都具有优秀的阻隔性，生产成本低，性能优越，在高的湿度下也具有很高的阻氧性能，耐湿性能好，同时可以有效的减少包装层的厚度，有利于促进包装轻量化、薄壁化。
Description
技术领域
本发明涉及食品和液体等软包装领域，尤其涉及一种超高阻氧性耐蒸煮包装用复合膜的制备方法。
背景技术
随着人们生活水平的不断提高，对食品的保鲜和营养价值提出了更高的要求。为了满足对人们对食品的种类和营养的要求，世界各地的食品流通增加，与其相应的，食品的存储和保质期要求也延长了。因此，食品加工业对于食品外包装的薄膜有更高的阻隔性的要求，以保证食品的新鲜口味和质量。一些特殊行业的物品包装也需要非常高阻隔性的软包装，如医药和医疗用品。与此同时，从包装环保角度来看，高阻隔性薄膜可以有效的减少包装层的厚度，有利于促进包装轻量化、薄壁化。
多年来，发展高阻隔复合包装材料已成为一个世界性的潮流。高阻隔性包装材料无论从品质、形式、功能、种类等方面都得到了迅速发展和提高，并在食品包装、药品包装等领域里都得到了广泛的应用。
阻隔水蒸气性能好的包装材料能将食品中的水分控制在一定的范围内，可以在较长时间内保持食品的原有风味，同时又能有效地阻挡包装材料外面的水气进入包装袋内。因为水气的进入，有助于细菌的繁殖而加速食品的变质(许多食品需要在干燥的状态下保存)，这在许多地方又要求包装材料同时也具有良好的阻隔水蒸气的性能，能够有效地防止空气中的水蒸气进入食品中。
国内常用的高阻隔材料有：
1.铝箔：阻隔性能最好，可蒸煮、可有效阻隔紫外线；但其不透明、耐折性差、成本高、不能用于微波加热。
“中国乳业泰斗”骆承痒教授指出：目前超高温灭菌奶大多采用利乐砖和利乐枕包装，2004年这种纸塑铝复合的包材全国总计约消耗110亿个，按每个包材10克计算，等于11万吨。由于这些包材中含有金属层(铝箔)不易降解，复合材料中的铝箔目前国内又无能力加以分离，结果造成纸塑铝结构的复合材料和塑铝结构的复合材料的废弃物既无法回收再利用，又无法焚烧，对环境的保护危害极大。
2.镀铝薄膜：耐折性好于铝箔，阻隔性能可接近于铝箔、可阻隔紫外线、镀铝加工成本低廉；其不足之处在于不透明、镀层强度差(遇水后铝层易自动脱落)，不能用于微波加热。
3.乙烯-乙烯醇共聚体(EVOH)五层共挤薄膜：具有优秀的阻隔性能，具有优良的耐油和耐有机溶剂性能、抗静电性能，能够再生利用，焚烧时仅产生CO2和H2O，是优秀的绿色环保包装材料；但当环境湿度超过50％时，其阻隔性能急剧变差，故不宜单独使用。因进口EVOH树脂、进口多层共挤设备的投资都十分昂贵，导致产品成本很高。
4、聚偏二氯乙烯(PVDC)涂层薄膜：同时具有良好的阻隔氧气和阻隔水蒸气的性能，涂层可热封、成本较低；但该薄膜涂布需专用设备，不能熔融造粒再生利用，废弃物在焚烧时会产生氯化氢、二恶英之类对人类和周围环境有毒、有害的物质。
5.镀氧化硅薄膜和镀氧化铝薄膜：透明性好，阻氧、阻湿等性能非常优秀，但由于设备投资极其昂贵、加之加工技术难度很高，故产品成本极高。目前国内还没有单位生产，从国外进口的产品也极少。
发明内容
本发明提供了一种超高阻氧性耐蒸煮包装用复合膜的制备方法。
一种超高阻氧性耐蒸煮包装用复合膜的制备方法，以电晕处理的聚乙烯(PE)薄膜、聚丙烯(PP)薄膜、聚酯(PET)薄膜、尼龙(PA)薄膜中的一种为基材，然后涂覆一层高阻氧胶水溶液，经60℃-100℃温度干燥，即得到超高阻隔性薄膜，也可与聚烯烃例如聚乙烯、聚丙烯或双向拉伸聚丙烯(BOPP)中的一种复合得到多层超高阻隔复合膜。
所述的高阻氧胶水由不同分子量的丙烯酸类及其酯类的均聚物或共聚物、交联剂和溶剂组成，其中以胶水总质量计：均聚物或共聚物占2％-50％，交联剂占0.02％-10％，溶剂占40％-97.98％；其中丙烯酸类为衣康酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸钠、马来酸和马来酸酐中的一种或两种；丙烯酸酯类为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯，甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或两种；所用的交联剂为三聚氰氨，尿素、多价金属离子、己二酰肼、小分子多元醇、异氰酸酯类和环氧树脂类中的一种；所用的溶剂为任意质量比的水和低分子量醇的混合物，其中低分子量的醇为乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、乙二醇、丙二醇、丁二醇、丙三醇。
该丙烯酸及其酯类的均聚物或共聚物的分子量为0.5万至20万；
本发明以水和醇类为溶剂，突破现有PVA系列改性高阻隔膜干复过程的干燥速度，实现了高速连续；利用分子间作用原理，使涂层具有高的阻氧性；通过使用交联剂使膜具有很好的耐湿和耐蒸煮性。
采用本发明制备方法制备的用于多层复合包装膜用的高阻水阻氧层，对氧气、氮气、氢气及二氧化碳都具有优秀的阻隔性，其阻氧性能优于PVDC(聚偏二氯乙烯)涂层薄膜和EVOH(乙烯-乙烯醇共聚体)五层共挤薄膜，其阻氧性能可与铝箔、玻璃、镀氧化铝薄膜和镀氧化硅薄膜媲美。同时本发明利用软包装企业现有的干式复合机、涂布机、挤出复合机等设备就可以实现高阻隔膜生产，使在具备高阻水阻氧的同时，也大大提高了复合膜的生产效率。生产成本低，性能优越；如在80％湿度下，透氧率可达1cm3/(m2·24h)，部分产品低于1cm3/(m2·24h)。从包装环保角度来看，高阻隔性薄膜可以有效的减少包装层的厚度，有利于促进包装轻量化、薄壁化。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作更详细的描述，本发明的范围不受这些实施例的限制，所有在不偏离本发明核心内容的基础上所做的修改和改进，均属于本发明要求保护的范围。本发明的范围在权利要求书中详细提出。
实施例1
将经电晕处理的PET涂覆一层高阻氧胶水溶液，在100℃下干燥，即得高阻隔性薄膜。高阻氧胶水溶液由分子量为2万的30％聚丙烯酸，三聚氰胺2％，水50％和丙醇18％组成。经测试，当环境相对湿度为0％时，氧气的透过量为1.21ml/m2·day；当环境相对湿度为80％，氧气的透过量为2.55ml/m2·day。
实施例2
将经电晕处理的PE涂覆一层高阻氧胶水溶液，在60℃下干燥，即得高阻隔性薄膜。高阻氧胶水溶液由为50％的分子量为0.5万的丙烯酸和马来酸共聚物、0.02％己二酰肼、19.98％水和30％乙醇组成。经测试，当环境相对湿度为0％时，氧气的透过量为3.23ml/m2·day；当环境相对湿度为80％，氧气的透过量为4.05ml/m2·day。
实施例3
将经电晕处理的PP涂覆一层高阻氧胶水溶液，在80℃下干燥，即得高阻隔性薄膜。高阻氧胶水溶液由2％的分子量为20万的甲基丙烯酸和丙烯酸羟乙酯共聚物、10％环氧树脂、50％水和38％乙醇组成。当环境相对湿度为0％时，氧气的透过量为2.01ml/m2·day；当环境相对湿度为80％，氧气的透过量为2.22ml/m2·day。
实施例4
将经电晕处理的PA涂覆一层高阻氧胶水溶液，在70℃下干燥，即得高阻隔性薄膜。高阻氧胶水溶液由15％的分子量为10万的丙烯酸和甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、5％丙三醇、40％水和40％乙醇组成。经测试，当环境相对湿度为0％时，氧气的透过量为1.41ml/m2·day；当环境相对湿度为80％，氧气的透过量为2.96ml/m2·day。
实施例5
将经电晕处理的PE涂覆一层高阻氧胶水溶液。高阻氧胶水溶液由8％分子量为5万的丙烯酸和醋酸乙烯酯共聚物、1％乙二醇、55％水和36％乙醇组成。在80℃下干燥后，再与BOPP复合得到高阻隔性复合薄膜。经测试，当环境相对湿度为0％时，氧气的透过量为3.12ml/m2·day；当环境相对湿度为80％，氧气的透过量为3.15ml/m2·day。
实施例6
将经电晕处理的PA涂覆一层高阻氧胶水溶液。高阻氧胶水溶液由10％分子量为10万的丙烯酸和甲基丙烯酸共聚物、3％环氧树脂、30％水和57％丙醇组成。在100℃下干燥后，再与BOPP复合得到高阻隔性复合薄膜。经测试，当环境相对湿度为0％时，氧气的透过量为0.96ml/m2·day；当环境相对湿度为80％，氧气的透过量为0.95/m2·day。
Claims (10)
1.一种超高阻氧性耐蒸煮包装用复合膜的制备方法，包括以下步骤：将经电晕处理的基材涂覆一层高阻氧胶水，经60℃-100℃温度下干燥，即得到超高阻氧性耐蒸煮薄膜，也可再与聚烯烃复合得到多层超高阻氧性耐蒸煮复合薄膜。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的基材为聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、聚酯薄膜、尼龙薄膜中一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的高阻氧胶水由丙烯酸类及其酯类的均聚物或共聚物、交联剂和溶剂组成，其中以胶水总质量计：丙烯酸类及其酯类的均聚物或共聚物占2％-50％，交联剂占0.02％-10％，溶剂占40％-97.98％。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述的丙烯酸类及其酯类的均聚物或共聚物的分子量为0.5万至20万。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述的丙烯酸类为衣康酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸钠、马来酸和马来酸酐中的一种或两种。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述的丙烯酸酯类为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯，甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或两种。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述的溶剂为水和低分子量醇的混合物。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述的低分子量的醇为乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、乙二醇、丙二醇、丁二醇、丙三醇。
9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述的交联剂为三聚氰氨、尿素、己二酰肼、小分子多元醇、异氰酸酯类和环氧树脂类中的一种。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的聚烯烃为聚乙烯、聚丙烯或双向拉伸聚丙烯中的一种。
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