專利名稱：一種食品包裝用高阻隔性水膠及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于聚合物加工及食品包裝技術(shù)領(lǐng)域，具體說是涉及一種高阻隔性聚乙烯醇水膠組合物。本發(fā)明還涉及該聚乙烯醇水膠的制備方法。
背景技術(shù)：
在阻隔包裝材料的研究中，合理開發(fā)利用高阻隔性聚合物是行之有效的途徑。聚乙烯醇(PVA)俗稱維尼綸，主要用于抽絲、制造紡織品。PVA阻氣十分優(yōu)良，是塑料中阻氣最好的。醇蒸汽也難以滲透，更不易透過空氣，化學(xué)穩(wěn)定性好，無毒，對環(huán)境不產(chǎn)生污染，不帶靜電，印刷性和熱封性都好。PVA具有良好的化學(xué)性能是由于其分子結(jié)構(gòu)的特點，分子間存在大量氫鍵，致密性高，能有效防止氣體的滲透。用其作阻隔層與其它材料復(fù)合化，綜合性能好，特別是透氧率極低，以及其優(yōu)良的隔油性，將應(yīng)用于食品等方面的包裝，能大大延長貯存貨賀壽命。
食品包裝的發(fā)展向改善已有塑料性能、開發(fā)新品種、提高強(qiáng)度和阻隔性、減少用量(壁厚)、復(fù)合使用、環(huán)保，多功能等方面發(fā)展。為確保包裝食品的安全，食品包裝材料必須有高阻隔性，油脂食品要求具有高阻氧性和阻油性。隨著食品對保護(hù)性要求的提高，新型高阻隔包裝材料在國外已廣泛應(yīng)用，常用的高阻隔包裝材料有錫箔、尼龍、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用于塑料多層共擠的工藝上，由于多層共擠需要設(shè)備要求比較高，工藝控制困難，而且需要相對于本發(fā)明的涂布用量(涂層厚度2-3μm)較多的EVOH才能擠出薄膜，而且在干燥的環(huán)境下PVA的隔氧性優(yōu)于EVOH和PVDC。本發(fā)明所開發(fā)出的水性涂料具有很好的環(huán)境兼容性，可以用涂布工藝實現(xiàn)，使得實現(xiàn)工業(yè)化的工藝更加簡單且容易操作。使用本發(fā)明水膠制得的食品包裝不僅可以提高對食品的保護(hù)，而且在包裝相同量食品時可以減少塑料的用量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對目前阻隔性材料發(fā)展的新趨勢，以及現(xiàn)有阻隔包裝材料的缺點，提出了一種高阻隔性聚乙烯醇水膠及制備方法。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，一種食品包裝用高阻隔性水膠，由下列組份及含量組成，各組份含量為重量百分比聚乙烯醇5-20％加工改性劑 1-5％高阻隔性納米SiO20.5-2％表面活性劑 0.1-0.5％蒸餾水 余量其中加工改性劑為乙醇或乙二醇或1，4-丁二醇。
本發(fā)明技術(shù)方案包括所說的食品包裝用高阻隔性水膠，其中所述聚乙烯醇包括所有牌號和所有醇解度的聚乙烯醇(PVA)原料。且用牌號為1750、124的聚乙烯醇效果更好。
本發(fā)明技術(shù)方案包括所說的高阻隔隔性納米SiO2材料是經(jīng)表面處理的納米SiO2和不經(jīng)表面處理的納米SiO2。
本發(fā)明技術(shù)方案包括所說的食品包裝用高阻隔性水膠，其特征在于表面活性劑為CognisA3065，CognisA1080，脂肪醇聚氧乙烯醚。
一種制備前述高阻隔性水膠食品包裝用高阻隔性水膠的方法，按以下次序步驟進(jìn)行i.按比例將聚乙烯醇、蒸餾水、表面活性劑加入到反應(yīng)釜中，在80-100℃恒溫油浴和機(jī)械攪拌下反應(yīng)3-5個小時制得聚乙烯醇溶液；ii.在i步驟制得的聚乙烯醇溶液中加入高效阻隔材料納米SiO2，在超聲處理和機(jī)械攪拌下繼續(xù)攪拌2個小時以上，制得高阻隔性水膠。
本發(fā)明技術(shù)方案包括其中所述將聚乙烯醇溶解方法是加熱、水溶解、超聲波處理及機(jī)械攪拌。
本發(fā)明具有高阻隔性、易加工、低成本、綜合性能優(yōu)良的水性阻隔材料，更具有實用意義和工業(yè)價值。PVA薄膜可作為一種在食品包裝方面，主要利用其隔氧、耐油性能優(yōu)良的特性，用于含水量低、吸潮性弱的含油食品如香腸、烤肉、火腿等良好的阻氣性可使商品獲得很好的保質(zhì)效果；非食用性的水溶性包裝材料，有其特殊的用途，可用于肥皂、洗滌劑、漂自粉、染料、殺蟲劑、化肥和水處理化學(xué)藥品的包裝，包裝袋可直接溶解于水，避免“白色污染。
本發(fā)明所述的聚乙烯醇(PVA)是一種多羥基聚合物，結(jié)構(gòu)式如(I)所示CH2-CHOHn(I)由于其分子間氫鍵作用，致密性高，是少量幾種優(yōu)異的高阻隔型聚合物之一，因醇解度不同而分為不同型號。
本發(fā)明所述的表面活性劑是一類可以降低薄膜表面張力的物質(zhì)，是一類非離子型、離子型或非離子和離子型混合型的表面活性劑，為CognisA3065，CognisA1080，脂肪醇聚氧乙烯醚，十二烷基苯磺酸鈉。
本發(fā)明方法簡單，采用恒溫加熱回流及機(jī)械攪拌，將PVA、加工改性劑及蒸餾水一起進(jìn)行反應(yīng)共混，制成水溶液，再在超聲處理的的條件下加入納米SiO2，再經(jīng)高速攪拌就可制得此新型的高阻隔性的材料。同時本發(fā)明開發(fā)的新材料與通用薄膜材料復(fù)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顯提高，在PE或BOPP薄膜上涂敷一層PVA得到PVA復(fù)合膜，該復(fù)合膜阻氣、阻濕性能均好、成本低廉，是一種很好的包裝材料。將本發(fā)明水膠手工復(fù)合涂布在PET、BOPP薄膜上，再將復(fù)合有本發(fā)明水膠的PET及BOPP薄膜作透氧性測試，測試結(jié)果如下可以將原純PET薄膜的隔絕氧氣透過量能力提高10倍以上，對于BOPP薄膜，可將原純BOPP薄膜的隔絕氧氣透過量能力提高約70倍。本發(fā)明制備工藝簡單，降低了成本，廢料易于降解，克服了以往阻隔材料的性能弱點，因此該材料可以用于食品、農(nóng)藥、化學(xué)藥品等阻隔包裝，有著廣闊的應(yīng)用及工業(yè)前景。
本發(fā)明中聚乙烯醇牌號為1750，124以及相關(guān)的系列牌號的聚合物，還包括因醇解度不同的所有PVA其他牌號聚合物。
本發(fā)明的制備過程中，制備聚乙烯醇溶液可在80-100℃恒溫油浴和轉(zhuǎn)速為800-5000轉(zhuǎn)/分鐘機(jī)械攪拌進(jìn)行，步驟ii可在59Hz超聲波和1000-7500轉(zhuǎn)/分鐘的機(jī)械攪拌下進(jìn)行。
具體實施例方式
實施例1將7克PVA124、3毫升乙醇、90克的蒸餾水加入反應(yīng)釜，在90℃恒溫油浴加熱，接上冷凝回流裝置，以轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)/分鐘的機(jī)械攪拌下反應(yīng)4個小時制得PVA溶液；隨后加入重量為1克經(jīng)表面處理的高效阻隔材料納米SiO2和0.2克的脂肪醇聚氧乙烯醚，在59Hz超聲處理和5000轉(zhuǎn)/分鐘的機(jī)械攪拌下繼續(xù)攪拌4個小時制得本發(fā)明所述的高阻隔性水膠。
實施例2將10克PVA1750、3毫升1，4-丁二醇、87克的蒸餾水加入反應(yīng)釜，在90℃恒溫油浴加熱，接上冷凝回流裝置，以轉(zhuǎn)速為4000轉(zhuǎn)/分鐘的機(jī)械攪拌下反應(yīng)5個小時制得PVA溶液；隨后加入重量為1克經(jīng)表面處理的nano-SiO2和0.2克的CognisA1080，在59Hz超聲處理和7000轉(zhuǎn)/分鐘的機(jī)械攪拌下繼續(xù)攪拌3個小時制得本發(fā)明所述的高阻隔性水膠。
實施例3將7克PVA124、3毫升乙醇、90克的蒸餾水加入反應(yīng)釜，在80℃恒溫油浴加熱，接上冷凝回流裝置，以轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)/分鐘的機(jī)械攪拌下反應(yīng)3.5個小時制得PVA溶液；隨后加入重量為0.2克的脂肪醇聚氧乙烯醚，在59KHz超聲處理和2000轉(zhuǎn)/分鐘的機(jī)械攪拌下繼續(xù)攪拌3個小時制得本發(fā)明所述的高阻隔性水膠。
實施例4將8克PVA124、3毫升乙醇、89克的蒸餾水加入反應(yīng)釜，在100℃恒溫油浴加熱，接上冷凝回流裝置，以轉(zhuǎn)速為2500轉(zhuǎn)/分鐘的機(jī)械攪拌下反應(yīng)4.5個小時制得PVA溶液；隨后加入重量為0.2克的CognisA3065，在59KHz超聲處理和3000轉(zhuǎn)/分鐘的機(jī)械攪拌下繼續(xù)攪拌3個小時制得本發(fā)明所述的高阻隔性水膠。
實施例5將10克PVA1750、3毫升乙醇、87克的蒸餾水加入反應(yīng)釜，在90℃恒溫油浴加熱，接上冷凝回流裝置，以轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分鐘的機(jī)械攪拌下反應(yīng)4個小時制得PVA溶液；隨后加入重量為0.2克的脂肪醇聚氧乙烯醚，在59KHz超聲處理和3500轉(zhuǎn)/分鐘的機(jī)械攪拌下繼續(xù)攪拌4個小時制得本發(fā)明所述的高阻隔性水膠。
實施例6將6克PVA124、3毫升乙醇、91克的蒸餾水加入反應(yīng)釜，在90℃恒溫油浴加熱，接上冷凝回流裝置，以轉(zhuǎn)速為2500轉(zhuǎn)/分鐘的機(jī)械攪拌下反應(yīng)4個小時制得PVA溶液；隨后加入重量為1克經(jīng)表面處理的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鈉，在59KHz超聲處理和4000轉(zhuǎn)/分鐘的機(jī)械攪拌下繼續(xù)攪拌4個小時制得本發(fā)明所述的高阻隔性水膠。
實施例7將6克PVA124、3毫升乙醇、91克的蒸餾水加入反應(yīng)釜，在90℃恒溫油浴加熱，接上冷凝回流裝置，以轉(zhuǎn)速為2500轉(zhuǎn)/分鐘的機(jī)械攪拌下反應(yīng)4個小時制得PVA溶液；隨后加入重量為0.2克的脂肪醇聚氧乙烯醚，在59KHz超聲處理和4000轉(zhuǎn)/分鐘的機(jī)械攪拌下繼續(xù)攪拌4個小時制得本發(fā)明所述的高阻隔性水膠。
用以上實施例制備的阻隔膠水，用手工以每平方米7克涂覆在PET和BOPP薄膜上，其阻隔性可分別提高20到70倍。
給出上述實施例只是為了舉例說明本發(fā)明，而不是為了對本發(fā)明的保護(hù)范圍進(jìn)行任何限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的精神，對發(fā)明進(jìn)行的任何變動都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種食品包裝用高阻隔性水膠，由下列組份及含量組成，各組份含量為重量百分比聚乙烯醇 5-20％加工改性劑1-5％高阻隔性納米二氧化硅 0.5-2％表面活性劑0.1-0.5％蒸餾水余量其中加工改性劑為乙醇或乙二醇或1，4-丁二醇。
2.如權(quán)利要求1所說的食品包裝用高阻隔性水膠，其中所述聚乙烯醇包括所有牌號和所有醇解度的聚乙烯醇原料。
3.如權(quán)利要求2所說的食品包裝用高阻隔性水膠，其中所述聚乙烯醇為牌號為1750、124的聚乙烯醇。
4.如權(quán)利要求1所說的食品包裝用高阻隔性水膠，其中所說的高阻隔隔性納米二氧化硅材料包括經(jīng)表面處理的納米二氧化硅和不經(jīng)表面處理的納米二氧化硅。
5.如權(quán)利要求1所說的食品包裝用高阻隔性水膠，其特征在于表面活性劑為CognisA3065、CognisA1080或脂肪醇聚氧乙烯醚。
6.一種制備權(quán)利要求1所說食品包裝用高阻隔性水膠的方法，按以下次序步驟進(jìn)行i.按比例將聚乙烯醇、蒸餾水、表面活性劑加入到反應(yīng)釜中，在80-100℃恒溫油浴和機(jī)械攪拌下反應(yīng)3-5個小時制得聚乙烯醇溶液；ii.在i步驟制得的聚乙烯醇溶液中加入高效阻隔材料納米二氧化硅，在超聲處理和機(jī)械攪拌下繼續(xù)攪拌2個小時以上，制得高阻隔性水膠。
7.如權(quán)利要求1所述高效阻隔聚乙烯醇水膠的制備方法，其中所述將聚乙烯醇溶解方法是加熱、水溶解、超聲波處理及機(jī)械攪拌。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種食品包裝用高阻隔聚乙烯醇水膠及制備方法，該高阻隔水膠主要包含5－20wt％聚乙烯醇、1－5wt％的加工改性劑、0.5－2wt％的高阻隔性納米SiO
文檔編號C08K3/36GK101070416SQ20071002873
公開日2007年11月14日 申請日期2007年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月21日
發(fā)明者許開天, 陳國強(qiáng), 潘覺宇, 王曉娟, 朱文甫, 陳智飛 申請人:汕頭大學(xué)