一种氟改性聚乙烯醇薄膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种氟改性聚乙烯醇薄膜及其制备方法和应用，属于包装材料技术领域。本发明专利技术提供的氟改性聚乙烯醇薄膜通过在聚乙烯醇层上依次喷涂水性硅溶胶溶液和含氟表面处理组合物溶液，形成水性硅溶胶层和含氟表面处理层，含氟表面处理层可阻断水分向聚乙烯醇层渗透，避免聚乙烯醇层的聚集态结构发生变化，有效保持薄膜的阻隔性及力学性能；且水性硅溶胶层可以和聚乙烯醇层及含氟表面处理层形成交联微结构，进一步提升薄膜在水汽环境中的拉升强度。本发明专利技术的氟改性聚乙烯醇薄膜在水汽环境中拉伸强度保持率可达到95%以上，防水、防油、防污效果好，且制备成本低。且制备成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种氟改性聚乙烯醇薄膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及包装材料
，特别涉及一种氟改性聚乙烯醇薄膜及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)是由乙酸乙烯酯经聚合醇解制成的一种水溶性高分子聚合物，不仅制备简单、成本低廉，还具有优异的亲水性、气体阻隔性、耐酸碱、耐有机溶剂性以及突出的生物安全性和良好的成膜能力，因而作为膜材料被广泛应用于食品包装、渗透汽化、污水处理等领域。PVA具有线型高分子结构和侧链的大量羟基，虽使PVA膜具有优异的亲水和防污染等性能，但是易在水中溶胀甚至溶解，而且膜的力学强度差，无法满足PVA膜在实际应用中的使用需求。
[0003]目前，可通过对PVA进行改性来提高PVA薄膜的耐水性和力学性能。专利CN106883442A公开了一种氟化物改性聚乙烯醇薄膜的制备方法，其将浓度为1wt％的含氟化物的表面处理组合物溶液喷涂在聚乙烯醇薄膜基材表面，得到了氟化物改性聚乙烯醇薄膜。该专利提高了在水汽环境中处理后薄膜的拉伸强度，然而其拉伸强度保持率仍难达到93％以上；同时，要达到该专利的提升效果，需要采用浓度为1wt％的含氟化物的表面处理组合物溶液处理聚乙烯醇薄膜基材表面才能实现，制备成本较高。因此，亟需一种在水汽环境中拉伸强度保持率仍能达到93％以上、且制备成本低的聚乙烯醇薄膜。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术目的在于提供一种氟改性聚乙烯醇薄膜及其制备方法和应用，本专利技术提供的氟改性聚乙烯醇薄膜在水汽环境中拉伸强度保持率可达到95％以上，防水、防油、防污效果好，且制备成本低。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]一种氟改性聚乙烯醇薄膜，所述薄膜由下到上依次包括：聚乙烯醇层、水性硅溶胶层和含氟表面处理层；
[0007]其中，所述水性硅溶胶层为水性硅溶胶溶液喷涂于聚乙烯醇层上获得；所述含氟表面处理层为含氟表面处理组合物溶液喷涂于水性硅溶胶层上获得；
[0008]所述水性硅溶胶溶液中水性硅溶胶的粒径≥40nm；
[0009]所述含氟表面处理组合物包括第一反应性化合物和第二反应性化合物；所述第一反应性化合物含有全氟聚醚基团，所述第二反应性化合物含有全氟烷基基团；所述含氟表面处理组合物的浓度为0.2wt％～0.8wt％。
[0010]优选地，所述聚乙烯醇层为聚乙烯醇溶液流延获得；所述水性硅溶胶层的喷涂量为每平方米聚乙烯醇层喷涂200g～800g水性硅溶胶溶液；所述含氟表面处理层的喷涂量为每平方米水性硅溶胶层喷涂100g～500g含氟表面处理组合物溶液。
[0011]优选地，所述水性硅溶胶溶液中水性硅溶胶的粒径为60nm～120nm；所述水性硅溶
胶溶液的浓度为3wt％～10wt％。
[0012]优选地，所述水性硅溶胶溶液的pH值为6～8。
[0013]优选地，所述聚乙烯醇溶液的浓度为7wt％。
[0014]优选地，所述第一反应性化合物在所述含氟表面处理层中的含量为≥10wt％；所述第一反应性化合物如式Ⅰ所示：
[0015]B
‑
PFPE
‑
A
‑
(Si(OR)3)
a
式Ⅰ；
[0016]其中，式Ⅰ中的PFPE为全氟聚醚基团，A为a+1价有机基团，R为烷基，a为1～10的整数，B为F或A
‑
(Si(OR1)3)
a
表示的基团；
[0017]所述第一反应性化合物可为式Ⅰ所示化合物中的一种或几种。
[0018]优选地，所述第二反应性化合物在所述含氟表面处理层中的含量为≥10wt％；所述第二反应性化合物如式Ⅱ或式Ⅲ所示：
[0019]R
f
‑
B
‑
Si
‑
(OR2)3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式Ⅱ；
[0020]M(CH2CR1(
‑
D
‑
R
f
))
m
(CH2CR2(
‑
E
‑
Si(OR3)3))
n
(CH2CR3(
‑
I))
p
N
ꢀꢀꢀꢀꢀ
式Ⅲ；
[0021]其中，R
f
为一价全氟烷基基团，B为二价有机基团，R2和R3为烷基，M、N为一价有机基团，R1、R2和R3为H或CH3，D和E为二价有机基团，I为一价有机基团，m、n为正整数，p为0或正整数。
[0022]优选地，所述含氟表面处理组合物还可包括第一化合物、第二化合物中的一种或两种；
[0023]所述第一化合物为同时含异氰酸酯基团或封端异氰酸酯基团和
‑
Si
‑
(OR4)3基团的化合物；
[0024]所述第二化合物为不含有含氟基团和异氰酸酯基团或封端异氰酸酯基团、含有
‑
Si
‑
(OR5)3基团的硅氧烷化合物；
[0025]其中，R4、R5为烷基。
[0026]本专利技术还提供一种上述技术方案中氟改性聚乙烯醇薄膜的制备方法，包括以下步骤：
[0027]S1、将聚乙烯醇溶液流延成膜，室温下自然风干，得聚乙烯醇层；
[0028]S2、将水性硅溶胶溶液喷涂于所述S1中的聚乙烯醇层上，自然风干，得水性硅溶胶层；
[0029]S3、将含氟表面处理组合物溶液喷涂于所述S2中的水性硅溶胶层上，自然风干溶剂，得含氟表面处理层；
[0030]S4、常温下固化20h～30h，得氟改性聚乙烯醇薄膜。
[0031]本专利技术还提供一种上述技术方案中氟改性聚乙烯醇薄膜在包装材料中的应用。
[0032]有益技术效果：本专利技术提供了一种氟改性聚乙烯醇薄膜及其制备方法和应用，通过在聚乙烯醇层上依次喷涂水性硅溶胶溶液和含氟表面处理组合物溶液，形成水性硅溶胶层和含氟表面处理层，含氟表面处理层可阻断水分向聚乙烯醇层渗透，避免聚乙烯醇层的聚集态结构发生变化，有效保持薄膜的阻隔性及力学性能；且水性硅溶胶层可以和聚乙烯醇层及含氟表面处理层形成交联微结构，进一步提升薄膜在水汽环境中的拉升强度。本专利技术的氟改性聚乙烯醇薄膜在水汽环境中拉伸强度保持率可达到95％以上，防水、防油、防污效果好，且制备成本低。
具体实施方式
[0033]本专利技术提供了一种氟改性聚乙烯醇薄膜，所述薄膜由下到上依次包括：聚乙烯醇层、水性硅溶胶层和含氟表面处理层；
[0034]其中，所述水性硅溶胶层为水性硅溶胶溶液喷涂于聚乙烯醇层上获得；所述含氟表面处理层为含氟表面处理组合物溶液喷涂于水性硅溶胶层上获得；
[0035]所述水性硅溶胶溶液中水性硅溶胶的粒径≥40nm；
[0036]所述含氟表面处理组合物包括第一反应性化合物和第二反应性化合物；所述第一反应性化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氟改性聚乙烯醇薄膜，其特征在于，所述薄膜由下到上依次包括：聚乙烯醇层、水性硅溶胶层和含氟表面处理层；其中，所述水性硅溶胶层为水性硅溶胶溶液喷涂于聚乙烯醇层上获得；所述含氟表面处理层为含氟表面处理组合物溶液喷涂于水性硅溶胶层上获得；所述水性硅溶胶溶液中水性硅溶胶的粒径≥40nm；所述含氟表面处理组合物包括第一反应性化合物和第二反应性化合物；所述第一反应性化合物含有全氟聚醚基团，所述第二反应性化合物含有全氟烷基基团；所述含氟表面处理组合物的浓度为0.2wt％～0.8wt％。2.根据权利要求1所述的氟改性聚乙烯醇薄膜，其特征在于，所述聚乙烯醇层为聚乙烯醇溶液流延获得；所述水性硅溶胶层的喷涂量为每平方米聚乙烯醇层喷涂200g～800g水性硅溶胶溶液；所述含氟表面处理层的喷涂量为每平方米水性硅溶胶层喷涂100g～500g含氟表面处理组合物溶液。3.根据权利要求1所述的氟改性聚乙烯醇薄膜，其特征在于，所述水性硅溶胶溶液中水性硅溶胶的粒径为60nm～120nm；所述水性硅溶胶溶液的浓度为3wt％～10wt％。4.根据权利要求1所述的氟改性聚乙烯醇薄膜，其特征在于，所述水性硅溶胶溶液的pH值为6～8。5.根据权利要求2所述的氟改性聚乙烯醇薄膜，其特征在于，所述聚乙烯醇溶液的浓度为7wt％。6.根据权利要求1所述的氟改性聚乙烯醇薄膜，其特征在于，所述第一反应性化合物在所述含氟表面处理层中的含量为≥10wt％；所述第一反应性化合物如式Ⅰ所示：B
‑
PFPE
‑
A
‑
(Si(OR)3)
a
式Ⅰ；其中，式Ⅰ中的PFPE为全氟聚醚基团，A为a+1价有机基团，R为烷基，a为1～10的整数，B为F或A
‑
(Si(OR1)3)
a
表示的基团；所述第一反应性化合物可为式Ⅰ所示化合物中的一种或几种。7.根据权利要求1所述的氟改性聚乙烯醇薄膜，其特征在于，所述第二反应性化合...

【专利技术属性】
技术研发人员：向德轩，王双庆，吕阳，舒友，张再兴，林红卫，罗琼林，汤艳，张莉，
申请(专利权)人：怀化学院，
类型：发明
国别省市：