水溶性塑料薄膜生产的性能特点和加工要领

水溶性薄膜的环保特性


人们对水溶性薄膜的生物特性和环保特性很感兴趣，这也是水溶性薄膜的应用认可问题。人们对蛋白质类和淀粉类成膜剂的生物特性和环保特性的感知较多，这里不多介绍了。而简要介绍PVA 和部分辅助剂的生物特性与环保特性。


聚乙烯醇作为一种工业和商业的产品，其价值在于它的溶解性和生物降解性。由于聚乙烯醇具有很低的毒性，被允许作为间接的食品添加剂应用在食品包装相关的产品中；聚乙烯醇还应用于很多医药领域，例如，与丝素蛋白形成皮肤创伤保护膜等。

PVA 在较高浓度（1%～12%）下对土壤物理性状具有积极作用。近些年，经研究发现，浓度为万分之一的PVA 也有显著的形成土壤水稳性团粒的能力，浓度为千分之一的PVA 已具有极显著形成土壤水稳性团粒结构，使土壤水分散失量减少，可抑止土壤酸化，减少土壤钾流失，使土壤的化学、物理性状得到改善。由于PVA 改善了土壤的理化性状，因而有调节土壤酸度，提高土壤保水、保肥能力，增加肥料利用率等优点。


为了进一步研究和应用PVA，必须对PVA 及其化合物的致癌性有准确的评价，同时，要加强对PVA 对改土机理和它对作物代谢的影响的研究。    PVA 系水溶性包装薄膜组分的毒性
成膜剂的毒性
生物学数据


对PVA（mol.wt＜50，000）吸收、分布和排泄的实验数据显示，大于口服剂量98%的PVA在48 小时内被以粪便的形式排出，小于总计量的0.2%的PVA 在尿中被发现；没有发现由PVA产生的最终产物CO2 或其它挥发物，也没有发现PVA 在机体组织内积聚。这些数据表明只有非常少的PVA 被胃肠道吸收了。发现老鼠有总剂量的0.05%存在于主要的组织中（肝脏血液、肾、皮肤、肌肉、脂肪组织）。把PVA 移植到生物体内可能会导致再吸收。而静脉内的或口服的PVA会快速的排出。
毒性
（1）急性毒性
实验数据显示，口服的PVA 是相对无害的。但许多研究并没有报道所使用的PVA 的分子量或水解度。1992 年，Finch 报道说，随着PVA 水解度的下降，PVA 的致命性会增大。
（2）亚急性毒性
对PVA 的亚急性毒性做了研究。按4.5wt%配制饲料，以2220mg PVA／kg 体重的饲料比例喂养老鼠2 周；接着以2 倍的浓度再喂养2 周。其中四周后死亡50%，剩下的老鼠又以20，000mgPVA／kg 体重的饲料比例再喂养2 周。这些动物在研究过程中体重增长了，在尸体解剖中没有发现大的变化，只是在最高剂量时有细微的发现──肝水肿和胃粘膜下层嗜红细胞的渗透等。1968年，有报道说，10 只老鼠在连续20 天以500mg PVA／kg 的剂量连续喂养20 天后没有发现死亡和不利的影响。
（3）亚慢性毒性
以100mgPVA／kg、500mgPVA／kg、1000mg PVA／kg 的比例喂养26 周后，没有发现相关的不利影响。还有研究表明，用狗做20 天的实验的最高无影响水平是10，000 mg PVA／kg 体重；用狗做180 天的实验的最低无影响水平是800 mg PVA／kg 体重；而且没有发现呕吐和腹泻。
（4）致癌性
至今还没有关于口服PVA 的慢性毒性或致癌性的研究报道。在一些研究中，对老鼠进行皮下移植PVA 泡沫后，发现部分老鼠出现了恶性肿瘤，但不是所有的报道都显示肿瘤出现在移植处。
（5）基因毒性
大量的研究结果表明PVA 并不是诱导有机体突变的物质。
（6）对繁殖的毒性
有研究表明，动物在定量的食用了PVA 后并没有对它们及其后代的繁殖有影响。    PVA 系水溶性薄膜辅助组分的毒性
根据PVA 系水溶性薄膜的性能要求，其辅助组分可以有许多品种，有的毒性不大，有的有较明显的毒性，应该很好地注意，这也是PVA 系水溶性薄膜毒性的主要来源。这里不作详细介绍。
水溶性薄膜降解特性
大多数水溶性薄膜产品属于绿色环保包装材料，在欧美、日本等国均得到国家环保部门的认可。蛋白质、淀粉和它们的改性物在土壤中吸水后易膨胀，然后被真菌和细菌侵袭，最后完全被分解和消除。
蛋白膜主要由动物蛋白质和植物蛋白质经改性得到，而改性蛋白质的降解主要得到氨基酸的衍生物或低肽物质的衍生物。这些物质环保性能主要取决于改性物的环保性能，降价产物基本是符合“绿色”要求的。
淀粉的降解产物是不同的糖类物质，淀粉改性后的降解产物的环保特性也和蛋白质改性后一样，取决于改性物的环保特性。
微生物分解试验研究也表明，聚乙烯醇几乎完全被分解，使化学耗氧量（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（Pseudomonas）属的菌株分解。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，另一种是生产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，最终可降低为CO2 和H2O。
今后的研究开发课题
水溶性薄膜作为一种绿色包装材料，在国内的研究应用刚刚开始，在国外也只有15 年的发展历史，因而有很多课题有待研究开发，具体有以下几个方面：    1.水溶性薄膜生产的质量控制方法研究
由于水溶性薄膜生产工艺独特，生产中会产生各种各样的缺陷，如气泡、厚度不均、厚边、“鱼眼”、穿孔、皱纹、“火山口”等等，其成因非常复杂，常见的以聚乙烯醇及淀粉为主要原料的水溶性薄膜的主要缺点是湿度环境的影响问题。这些缺陷的产生直接影响水溶性薄膜的应用，因而，有必要进行深入的研究。    2.各组分对水溶性薄膜影响及作用机理的研究
水溶性薄膜的各种物理、化学等性能是由其各组分综合作用的结果，深入研究探讨各组分对水溶性薄膜影响及作用机理，对提高水溶性薄膜生产的质量、满足用户要求以及开发新型水溶性薄膜都具有重要的意义。    3.水溶性薄膜生产技术、生产率的改进、提高。
目前，已开发的水溶性湿法生产设备生产速度为4.5 米／分，国外同类设备在7 米／分左右，与传统工艺方法生产非水溶性薄膜设备相比，生产率显然很低；而且由于大量的水分需要烘出，故能耗太大，这是水溶性薄膜成本较高的一个重要原因。如何提高水溶性薄膜的生产率和降低能耗将是今后一个重要的研究课题。
研究水溶性薄膜的干法生产技术是提高生产效率、降低能耗的主要途径，也是水溶性薄膜生产技术的发展方向。    4.新型水溶性薄膜的开发与水溶性薄膜应用新领域的开拓。    PVA 不是最理想的制备水溶性膜原料，也限制了这类薄膜的应用。
研究开发蛋白类薄膜，采用动物蛋白、植物蛋白，利用对多肽进行控制性水解，是今后工作的重要途径，特别是植物蛋白的利用。我国每年食用油生产后的残渣（如豆饼、花生饼）含有大量的植物蛋白，原料丰富，价格低廉，目前已开始用做绿色纤维原料，如开发作为水溶性薄膜的主要原料，在成本和社会效益上都是十分理想的。
在品种开发方面，尽管水溶性薄膜应用已十分广泛，但随着生产的发展、社会的进步，人类需求不断增长，水溶性薄膜的应用在很多领域有待开拓，需要开发各种新型水溶性薄膜。例如，耐热（300℃）水溶薄膜、保鲜薄膜、严格的食品包装、防腐薄膜等等。
水溶性薄膜的前景
薄膜软包装以其优良的综合性能和有利于环境而成为包装业中发展最快的制品，不断取代其它包装，其用途日益扩大，预计未来几年仍将保持良好的增长势头。
水溶性薄膜用途广泛，市场十分广阔，并具有环保特性，因此已受到世界发达国家的广泛重视。例如，日本、美国和法国等已大批量生产销售此类产品，象美国W.T.P 公司、C.C.LP 公司，法国GREENSOL 公司以及日本合成化学公司等。其用户也是一些著名的大公司，例如Bayet（拜耳）、Henkel（汉高）、Shell（壳牌）、A－gr.Eva（艾格福）等大公司都已开始使用水溶性薄膜包装其产品。
在国内，水溶性薄膜市场正在兴起，就国内市场而言，据有关资料统计，目前每年需要包装薄膜占塑料制品的20%，约达30.9 万吨，即使按占有市场5%计，则每年需求量也达1.5 万吨。此外，水溶性薄膜目前的主要原料是聚乙烯醇，我国是原料生产大国，这对水溶性包装薄膜应用的市场开发极为有利，尤其是对材料应用与环境关系的重视、与国际发达国家的接轨，对包装环保要求日益提高，因而水溶性薄膜在我国的应用前景一定十分广阔。