论水溶性PVA薄膜优势及发展前景

    塑料产品由于其优秀的产品特性和优异的性价比一直在我国包装业中占据着重要地位，但是它所带来的环境问题也始终备受公众的关注。随着科技的发展，绿色环保型塑料产品如雨后春笋不断被研发出来，并引入市场。新年伊始，记者注意到在这些产品中水溶性PVA薄膜似乎更受多方青睐，不仅年初福建永安市《常温水溶性PVA薄膜的研制》项目一经通过科技成果评审就引起业内多方关注，而且在即将召开的中部投资贸易博览会上，中部六省均有多个相关投资项目参展。水溶性PVA薄膜到底具有怎样的优势，又为何能在同类产品中脱颖而出，赢得了多方的关注呢？
　　一、绿色环保的PVA薄膜水溶性PVA
　　薄膜作为一种新颖的绿色包装材料，主要原料是低醇解度的聚乙烯醇，利用了聚乙烯醇的成膜性、水溶性及可降解性，添加各种助剂，如表面活性剂、增塑剂、防粘剂等。水溶性薄膜产品属于绿色环保包装材料，在欧美、日本等国均得到环保部门的认可。目前，国内外主要把生物耗氧量（BOD）及化学耗氧量（COD）作为环保的指标。日本有关部门测定聚乙烯醇生物耗氧量（BOD）比淀粉小得多，美国空气产品公司把Airvol公司的PVA产品生物降解5天后可测得BOD的量低于最初BOD总量的1％。经过生物试验证明聚乙烯醇既无毒，也不会阻止微生物的生长繁殖，对废水处理和环境卫生没有影响。有关部门微生物分解试验研究也表明，聚乙烯醇几乎可以完全被分解，使COD降得很低。就降解机理而言，聚乙烯醇具有水和生物两种降解特性，首先溶于水形成胶液渗入土壤中，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可被土壤中分离的细菌──甲单细胞的菌株分解。至少两种细菌组成的共生体系可降解聚乙烯醇：一种菌是聚乙烯醇的活性菌，另一种是产生PVA活性菌所需物质的菌。仲醇的氧化反应酶催化聚乙烯醇，然后水解酶切断被氧化的PVA主链，进一步降解，最终可降解为CO2和H2O。
　　从分类上讲，PVA薄膜可分为快速溶解薄膜、中溶薄膜和难溶薄膜。这3类产品在日常生活中都有着广泛的应用，其中快溶薄膜可用于服装绣花衬底、农用种子袋、除草剂包装袋、清洁用品、化工产品包装和医院用洗涤袋等一次性包装袋；中溶薄膜则主要用于假发、食品和化妆品包装袋；而难溶薄膜主要应用在高级纺织品、胶装外包装袋、包装缓冲气垫、书籍、纸张保护膜。可以说，水溶性塑料包装薄膜是近年来国内外开发最为成功的绿色环保材料之一。
　  PVA薄膜的产品特点绿色环保虽然早已经是当今社会的主流，但要想得到市场的认可，产品本身必须有着优于同类产品的特性。PVA薄膜就在诸多方面具有显著的优势和其它薄膜产品相比较，PVA薄膜的物理特性使它具有非凡的竞争力。PVA薄膜在光泽度、透明度方面均优于其他薄膜，和常用的玻璃纸（PT）、PVC膜等相比较，它的反射率要高出20％以上，而透光率更是超出50％。在阻隔性方面，PVA薄膜对水分及氨气具有较强的透过性，它的透湿性和玻璃纸相似，可以保证包装热、湿物品时不会产生雾滴；同时，它对氧气、氮气、氢气、氦气、氩气及二氧化碳等具有优越的阻隔性，在干燥条件下，它的透氧系数是各种树脂薄膜中最低的，常压环境下对氧气的阻隔率约为常用聚乙烯膜的1000倍，聚丙烯膜的300倍，这就使PVA薄膜可以完好保持被包装产品的成分及本身的气味。优异的保香性及防止包装物升华的性能使采用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。
　　由于PVA薄膜韧性好，拉伸强度大，它的抗撕裂强度居各类薄膜之首，其双向拉伸强度优越，耐曲折数是其它薄膜的10倍，耐候性好，保证了产品具有较长的使用寿命。与很多塑料薄膜都有很强的带电性不同，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；同时它所具有极好的耐油性（植物油、动物油、矿物油）、耐脂肪性、耐有机溶剂和碳水化合物的特点，这两个特性使PVA薄膜在许多特殊产品的包装上有着更广泛的应用前景。
　　在拥有以上这些优异的物理特性的同时，PVA薄膜在产品加工上也有着无可比拟的优势。它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，可以在1.33×10Pa~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。
　　而且PVA薄膜的印刷性能也优于其它薄膜，它具有的优良水色和油墨印刷性，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、电器外壳等等的彩色印刷；同时PVA薄膜极性强，印刷时可不用电火花处理，也使得它在水转印膜衬底等特种印刷行业也有着广泛地应用。
　  二、我国PVA薄膜技术现况国内外制造PVA
　　薄膜的工艺方法，现在主要有溶液流涎法（湿法）和挤出吹膜法（干法）。这两种工艺均脱胎于传统塑料膜生产。由于PVA系水灌性物质，制膜工艺条件有别于热塑性塑料，所以上述两种工艺直接应用于生产PVA膜，还存在许多技术性问题，随之也产生一些经济性问题，如质量不易控制、效率低、能源消耗高，占地面积大，设备投资较高等。因此，研究改进这两类工艺技术与装备，使之更加适用PVA膜生产，是国内外业界的研发重点。这两种方法由于工艺流程差别较大，各自有着不同的特点。据专家介绍，溶液流延法工艺流程相对简单，但产品质量不易控制，出膜率低，能耗高，设备投资较大；而挤出吹膜法在产品质量、生产效率等方面，比流延法有明显改善。但专家还同时指出，挤出吹膜法中PVA须进行改性处理，经过前期造粒，增加了工序和辅料添加量，整个生产过程中树脂及薄膜要反复多次加热，还必须保持膜中15％~35％的含水率，工艺过程复杂，技术难度大，能耗高；而且薄膜成型、拉伸、定型同时进行，分子链难以移动，取向程度差，所得薄膜强度不高，未能充分发挥出PVA树脂固有特性。目前，国内溶液流涎法和挤出吹膜法研究与应用都已进入应用阶段，部分产品也已远销海外。
　　同时，国内科研单位结合实际生产情况，对PVA薄膜技术不断进行改进与创新，创造了良好的经济价值和社会价值。例如在去年8月的第九届亚太国际塑料橡胶工业展览会上，所展示的水溶性高阻隔PVA造粒及其吹膜工艺，就是在国产设备基础上，实现了PVA干法造粒和吹膜，保留了PVA的水溶性、阻透性和生物降解性等优异性能；而且，相对于湿法加工技术，具有工艺简单、能耗低、效率高、投资省等优点。这一技术不仅一举填补了我国在PVA干法挤出加工技术土的空白，而且具有很强的市场竞争力，同国际同类产品相比，成本仅为它们的1/10到1/5。
　　三、国内PVA薄膜的发展前景
　　目前，在欧美、日本，水溶性聚乙烯醇薄膜已广泛用于各种产品的包装，例如农药、化肥、颜料、染料、清洁剂、水处理剂、矿物添加剂、洗涤剂、混凝土添加剂、摄影用化学试剂及园艺护理的化学试剂等。日本、美国、法国等国已大批量产销此类产品。一些著名的跨国公司，例如Bayer（拜耳）、Henkel（汉高）、Shell（壳牌）、AgrEva（艾格福）等都已开始使用水溶性薄膜包装其产品。在我国水溶性PVA薄膜的发展还处于起步阶段，但国内的PVA薄膜市场却有着巨大的潜力和商机。
　　我国人口众多，包装产品市场巨大。而包装业的市场规律之一就是在发达地区，人们对产品的需求量越大，同时对产品的性能要求越高。据保守估计，仅北京地区对包装膜的年需求量就高达上百万吨。尤其是近年来，随着人们生活水平的提高，对自身健康有着更高的要求，绿色环保产品需求日益增大。PVA薄膜性能好、适用广泛、绿色环保的特点恰恰可以完全满足市场的需求。我国政府近年来大力号召国民走可持续发展之路，政策向绿色环保产业倾斜，这都给水溶性PVA包装薄膜的推广和发展以强有力的支持。尤其是我国随着中国加入世贸组织和北京2008年奥运的临近，国内对包装的环保要求日益提高，有着优异的性能和可生物降解性的PVA薄膜必将受到人们更多的关注，PVA软包装薄膜在我国研究、开发及应用也将有着更广阔的市场前景。同时，我国还是PVA生产大国，产量高达全球的三分之一，这更使国内的PVA薄膜的发展如虎添翼。