水溶性薄膜的开发与特性

　　这里研究的可溶性包装主要指水溶性薄膜，水溶性薄膜以聚乙烯醇为主要成分。这里就以聚乙烯醇为主要原料的水溶性薄膜进行剖析。
　　1、水溶性
　　水溶性薄膜是利用聚乙烯醇对水的极度敏感性实现其水溶的。在聚乙烯醇的分子结构中含有大量的水溶性羟基。
　　聚乙烯醇是由聚醋酸乙烯水解得到的。它具有优良的结晶性，相邻分子间有很强的吸引力，聚乙烯醇的分解温度低于其熔融温度，纯聚乙烯醇可溶于水，并通过对聚醋酸乙烯水解性的控制来改变其溶解度。聚乙烯醇的水溶性已有较为详细的研究，只是由于其成膜工艺较为困难，特别是要使它保持水溶性的成膜则更为困难。
　　聚乙烯醇的水溶性与其皂化程度有关（聚乙烯醇可将聚醋酸乙烯酯与碱皂化制得），完全皂化物只能溶于热水中，在冷水中不能溶解，而部分皂化物可溶于冷水。
　　2、组成成分及作用
　　在水溶性薄膜的主要成分中，聚乙烯醇所占比例在75％～78％，其它均为辅助添加剂。所加入的辅助添加剂要求无毒，且与聚乙烯醇相容，同时与聚乙烯醇之间只发生物理溶解，以改善其物理性能、力学性能、工艺性能以及水溶性能，但基本不改变其化学反应过程和化学性能。
　　加入表面活性剂的作用在于增加聚乙烯醇在水中活性和
　　分散混合效果，降低表面张力，消除气泡和改善成膜与载体间的剥离性能。
　　加入增塑剂的目的是增加水溶性薄膜的柔软性和可塑性。
　　防粘剂的作用主要是防止薄膜在高温条件不产生吸湿粘连，以影响薄膜的正常使用。
　　快干剂的作用是为了提高制膜速度，加快水分蒸发，提高生产效率和成品率。
　　脱膜剂的使用是在制膜时，使薄膜顺利脱离输送带或支承载体（传送辊、刮刀等），并提高膜的均匀性。
　　3、制作工艺
　　水溶性薄膜的制作工艺类似于流延涂布工艺。它包括制胶、过滤、流延涂布、烘干、剥离、收卷等工序。
　　在制作水溶性薄膜时，选择原料必须要求无杂质，否则得到的水溶薄膜不光滑、有气孔、产生砂眼等缺陷，因此，制胶后必须进行过滤将杂质或未溶物剔除。
　　必须高浓度制胶，其胶液质量应严格控制，在反应釜中的时间、温度、压力必须根据实验加以确定。
　　流延涂布必须均匀，其涂布量也必须先经过试验加以确定。烘干时的热风（一般采用热风哄干或其它干燥方法）温度、热风流量也必须严格控制，否则温度过高或热风流量过大会使薄膜变硬和发皱而影响效果，而温度过低或热风流量过低会很难达到去除水分的目的，或者降低成膜的效率。
　　其它方面，如张力、运行速度等也必须严格控制。
　　4、性能指标
　　水溶性薄膜的主要机械性能基本上可参照其它塑料薄膜加以确定，但作为包装的水溶性薄膜的性能参数有它的特殊性，如水溶性参数等。
　　一般水溶性薄膜的主要性能指标有伸长率、各种强度（拉伸、热封、撕裂等），不同相对湿度下的平衡水分及热封温度、水溶性效果等。这些性能指标分别见表1～表3。

　　表1　水溶性薄膜的主要物理性能及测试方法

性能名称　　单位　　　数据　　　　测试方法
断裂伸长率　％　　　 180～30　　GB／T13022－91
拉伸强度　　Mpa　　　30～47　　 GB／T13022－91
热封强度　　N／15mm　5～12　　　QB／T2358－1998
撕裂强度　　KN／m　　150～200　 QB／T1130－1991

　　表2　水溶性薄膜在不同相 对湿度的平衡水分及热封温度

项目名称　参数（数值）
相对湿度　45RH　　　65RH　　　80RH
平衡水分　4～6　　　7～11　　 13～16
热封温度　170～200　150～180　140～170

　　表3　水溶性薄膜的水溶性数据

名称　　　　　参数（数值）
水温（℃）　　25　　 30　　　40
溶解时间（S） ＜300　45～50　25～30

　　在所列的性能指标中，表1是在环境温度为23℃、相对湿度为65％RH条件下测定得到的，表3是在常温常压下测得的结果。