我國EVOH行業未來發展方向:提高國內自給率及拓展應用范圍

查榮榮

生物醫藥、節能環保、金屬材料

  • 2019-12-06
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乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)具有對油、水、氣體的高阻隔性,是目前較有發展前景的阻隔材料。本文結合EVOH的化學性質,重點分析了我國EVOH技術發展現狀。

摘要:乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)具有對油、水、氣體的高阻隔性,是目前較有發展前景的阻隔材料。本文結合EVOH的化學性質,重點分析了我國EVOH技術發展現狀。

EVOH樹脂的密度為1.13-1.21g/cm3,熔體質量流動速率為0.7-20g/10min,拉伸斷裂強度為44MPa。EVOH是一種具有鏈式分子結構的結晶性聚合物,通常情況下,乙烯比例為20%-40%,乙烯醇60%-80%。其性質主要取決于兩種共聚單體的相對濃度,其阻濕性、阻氣性和加工性能也隨乙烯含量的變化而改變。

EVOH具有高阻隔性,并且工業生產中多采用兩步法

 EVOH與聚酰胺(PA)和聚偏二氯乙烯(PVDC)并稱三大阻隔材料,是一種集乙烯聚合物加工性能及乙烯醇聚合物高阻隔性能為一體的新型高分子合成材料。工業生產中,由于乙烯醇單體是不能穩定存在的,因此EVOH是分兩步制備的,首先是通過乙烯和醋酸乙烯共聚,然后是通過皂化反應得到乙烯-乙烯醇共聚物。乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)一般通過溶液聚合、懸浮聚合、本體聚合、乳液聚合等方法得到。在制備 EVOH樹脂時,需要控制EVA的聚合度、分子量及支化度分布,一般選用溶液聚合法。此外,在皂化反應中,根據皂化過程,可分為非均相皂化和均相皂化兩大類。 EVOH樹脂中極性乙烯醇的存在,促使它對烴類等非極性溶劑具有良好的阻隔性,可以有效的阻隔CO2、O2和其他氣體,不同材料的滲透性請見表1。

表1 不同塑料薄膜的氣體滲透率

單位:mol/(m.s.kPa)

(資料來源:中國知網)        

我國暫時不具備EVOH大規模工業生產能力,但是EVOH加工能力較強

近年來,隨著EVOH市場需求的加大,我國不斷加大對高附加值EVOH的研究。雖然EVOH暫未實現工業化生產,但是中國林業科學研究院下屬的林產化學工業研究所已經成功開發了EVOH薄膜,并且制備EVOH的最佳工藝和配方。此外,上海石化研究院川維分院通過了“EVOH樹脂小試研制”公關項目,對于我國進一步實現EVOH工業化轉化具有重要意義。同時,我國已經具備EVOH的加工能力。總體來看,EVOH主要有三種加工方法:一是同聚酰胺或聚烯烴共擠出復合形成共擠成型EVOH;二是將EVOH膜復合到其他基材上;三是無需特殊改變,將EVOH在傳統加工設備上加工,把EVOH用作各種基材或單層容器的涂層。常用EVOH共擠膜具有安全性、成本低、穩定性高等特點,在共擠EVOH膜中,沒有有機溶劑,對食品包裝更加安全,并且一次性連續化成型為膜,簡化了工藝,降低了成本。

表2 不同結構需求下EVOH的厚度

(資料來源:中國知網)

為提高我國EVOH行業市場競爭力,仍需加快國產化步伐以及拓展EVOH的應用范圍

隨著我國經濟的快速增長,對EVOH的性能提出更高的要求。經過我國EVOH行業的長期研究,雖然取得了一定進展,但是仍然存在較大的發展空間。為提高我國EVOH行業市場競爭力,實現EVOH國產化以及拓展EVOH的應用范圍,是未來我國EVOH行業的主要發展趨勢。總體來看,全球EVOH生產商均為PVA生產商,由于EVOH的生產工藝與PVA的生產工藝較為相似,一方面我國仍需加大產學研合作力度,加強高校與國內外企業的合作,加速EVOH的技術開發。另一方面,我國仍需加大EVOH在包裝領域的應用。在國外發達國家,以多層的薄膜等形式廣泛應用于較長保質期的肉類、果汁類等食品包裝上,而在我國食品中長保質期產品多采用傳統的包裝材料,產品保質期一般只能達到3-6個月。因此,拓展EVOH在阻隔材料等領域的應用,具有廣闊的發展前景。

結語

EVOH是新型高分子合成材料,在工業生產中,一般是分兩步制備的,首先是通過乙烯和醋酸乙烯共聚,然后是通過皂化反應得到乙烯-乙烯醇共聚物。在我國,雖然EVOH暫未實現工業化生產,但是不斷加大對高附加值EVOH的研究,例如中國林業科學研究院下屬的林產化學工業研究所已經成功開發了EVOH薄膜,并且制備EVOH的最佳工藝和配方。此外,上海石化研究院川維分院通過了“EVOH樹脂小試研制”公關項目,對于我國進一步實現EVOH工業化轉化具有重要意義。同時,我為提高我國EVOH市場競爭力,實現EVOH國產化以及拓展EVOH的應用范圍,是未來我國EVOH行業的主要發展趨勢。

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