目前以石油為原料的塑膠、纖維、合成橡膠等合成有機高分子材料的用量越來越大,並且還在快速增長。但在實際使用中人們逐漸發現這類材料存在許多表面問題,如表面硬度低、阻隔性差、難印刷、難粘接、產生靜電、生物相溶性差等,這些表面問題不僅嚴重地影響了這些製品的使用效能,也極大地限制其應用市場的進一步擴大。
塑膠薄膜是塑膠最為主要的用途之一,約佔塑膠用量的35%。由於塑膠薄膜的相對錶面積大,其表面問題顯得更為突出,主要表現為難印刷、難粘接、難複合、產生霧滴、產生靜電等。國內目前在工業上應用的塑膠薄膜表面處理技術是電暈法,但該方法的侷限性很大,對許多大宗用途不適用。等離子體表面改性技術已被列入國家“863”計劃,但至今未有技術性突破,主要原因是該技術要求的高真空度使其很難成為大宗工業產品的表面改性技術對解決現有薄膜製品及生產中存在的問題,開發高效能和功能化薄膜製品,擴大塑膠薄膜的應用市場具有重要意義。
經間歇小試、模試及中試實驗,開發出了以表面光接枝為主要技術特徵的製備親水/疏水不對稱塑膠薄膜的連續生產新工藝。由該新表面處理技術得到的塑膠薄膜產品,其一面仍具有薄膜原有的疏水性,而另一面可根據不同的需要對錶面極性進行任意調節,直至達到完全親水。當然,也可以對薄膜的兩面同時進行處理,得到對稱改性產品。
該技術適用於幾乎所有的有機塑膠薄膜,如PE、PP、PVC、PET、尼龍等。接枝聚合的特點使得改性層與原基膜以化學鍵聯接,性質非常穩定。其中開發的“長效無霧滴塑膠大棚製備新技術”,結合應用基礎和應用試驗,在通過了教育部組織的中試鑑定之後,又完成了由中試向工業化過渡的工業性中試,建立了一條處理寬度為2米的半連續生產示範裝置及車間,完成了進行工業化生產的準備。該生產裝置既可以作為單獨處理生產線對成品膜進行下線處理,也可以將該處理單元附在原有吹膜或拉膜生產線上而直接得到高效能或功能薄膜製品,其投資成本更低。利用該成套技術,可以使生產的塑膠薄膜一面或兩面的表面能自由任意調節,直至完全親水;也可按照需要向塑膠薄膜的一面或兩面引入官能團或反應基團,如酸、鹼、羥基、氨基、酐基、環氧基等。這為開發各種新穎效能的特種塑膠薄膜奠定了基礎。目前的PE、PP、PVC、PET等工業包裝膜在實際使用中均存在兩個問題,難印刷和難粘接。
一般在印刷之前要對薄膜表面進行電暈處理,有時還要塗以特種底漆,然後使用昂貴的特種印刷油墨,因而成本很高,且印刷質量也不好。該技術可以將強極性的親水基團引入薄膜的表面,並且由於接枝鏈與基體薄膜以化學鍵相聯,新的表面具有永續性,可從根本上改變現有的塑膠薄膜印刷技術。不僅可以解決塑膠薄膜印刷的有機溶劑汙染問題,還可使用傳統的水性油墨降低成本。而對於食品包裝而言,除了必須考慮和解決表面或裡層印刷、粘接、熱封等問題外,對氧、水分和香味的阻隔性是最為主要的指標。PE和PP對水的阻隔性優良,但對氧的阻隔性差;PET和尼龍對氧有較高的隔離性,但對水較差;PVDC對氧、水均具有良好的阻隔性,但成膜性及單獨成膜強度差,成本高;PVOH(聚乙烯醇)是最好的隔氧性薄膜,但因其溶解於水而難過蒸煮消毒這一關。現在利用由這種技術生產的單面親水PE、BOPP或BOPET改性膜,很容易得到PVDC塗層複合膜、將PVOH夾於兩PE膜中間的既隔氧又隔水的高檔食品包裝膜、利用處理PE或PP與處理PET組成的無粘合劑中檔食品包裝膜、高檔低成本鋁塑複合膜、防霧化且防結露保鮮袋等新型複合包裝膜。
此外,紙塑複合包裝目前已成為水泥、糧食、化肥以及一些工業產品、原料的包裝主體。但這種複合包裝袋很難分離和再利用,不僅造成新的環境汙染,也增加了成本。因此,迫切需要開發出“綠色紙塑複合包裝袋”。199年蘭州金安新技術有限責任公司在此技術上取得突破,製得了維綸水溶紗新型複合包裝袋。該技術使用水溶性聚乙烯醇作為粘合劑把紙、維綸紗粘在一起,其內層為再生紙袋,外層為國標紙袋紙,中間粘結網狀維綸水溶紗,用後放入水中把聚乙烯醇和維綸溶解,使紙得以再生。但該產品存在著耐水性差,且難以把維綸回收利用的缺點。而現在採用新技術則開闢了另一條路線,即將聚烯烴膜單面進行親水改性,然後用水溶性粘合劑將該膜和紙粘接複合,得到高強度、耐水溶、抗老化的紙塑複合包裝材料,使用後用水浸泡紙側,紙和聚烯烴薄膜將自然分離,可分別回收利用。
目前,國內外既沒有該工業化的處理技術,市場上也沒有這類系列產品,因此該技術具有完整的自主智慧財產權,其推廣應用不僅可為企業帶來巨大的經濟效益,而且在環保意識日益提高的今天,還將產生巨大的社會效益。
目前以石油為原料的塑膠、纖維、合成橡膠等合成有機高分子材料的用量越來越大,並且還在快速增長。但在實際使用中人們逐漸發現這類材料存在許多表面問題,如表面硬度低、阻隔性差、難印刷、難粘接、產生靜電、生物相溶性差等,這些表面問題不僅嚴重地影響了這些製品的使用效能,也極大地限制其應用市場的進一步擴大。
塑膠薄膜是塑膠最為主要的用途之一,約佔塑膠用量的35%。由於塑膠薄膜的相對錶面積大,其表面問題顯得更為突出,主要表現為難印刷、難粘接、難複合、產生霧滴、產生靜電等。國內目前在工業上應用的塑膠薄膜表面處理技術是電暈法,但該方法的侷限性很大,對許多大宗用途不適用。等離子體表面改性技術已被列入國家“863”計劃,但至今未有技術性突破,主要原因是該技術要求的高真空度使其很難成為大宗工業產品的表面改性技術對解決現有薄膜製品及生產中存在的問題,開發高效能和功能化薄膜製品,擴大塑膠薄膜的應用市場具有重要意義。
經間歇小試、模試及中試實驗,開發出了以表面光接枝為主要技術特徵的製備親水/疏水不對稱塑膠薄膜的連續生產新工藝。由該新表面處理技術得到的塑膠薄膜產品,其一面仍具有薄膜原有的疏水性,而另一面可根據不同的需要對錶面極性進行任意調節,直至達到完全親水。當然,也可以對薄膜的兩面同時進行處理,得到對稱改性產品。
該技術適用於幾乎所有的有機塑膠薄膜,如PE、PP、PVC、PET、尼龍等。接枝聚合的特點使得改性層與原基膜以化學鍵聯接,性質非常穩定。其中開發的“長效無霧滴塑膠大棚製備新技術”,結合應用基礎和應用試驗,在通過了教育部組織的中試鑑定之後,又完成了由中試向工業化過渡的工業性中試,建立了一條處理寬度為2米的半連續生產示範裝置及車間,完成了進行工業化生產的準備。該生產裝置既可以作為單獨處理生產線對成品膜進行下線處理,也可以將該處理單元附在原有吹膜或拉膜生產線上而直接得到高效能或功能薄膜製品,其投資成本更低。利用該成套技術,可以使生產的塑膠薄膜一面或兩面的表面能自由任意調節,直至完全親水;也可按照需要向塑膠薄膜的一面或兩面引入官能團或反應基團,如酸、鹼、羥基、氨基、酐基、環氧基等。這為開發各種新穎效能的特種塑膠薄膜奠定了基礎。目前的PE、PP、PVC、PET等工業包裝膜在實際使用中均存在兩個問題,難印刷和難粘接。
一般在印刷之前要對薄膜表面進行電暈處理,有時還要塗以特種底漆,然後使用昂貴的特種印刷油墨,因而成本很高,且印刷質量也不好。該技術可以將強極性的親水基團引入薄膜的表面,並且由於接枝鏈與基體薄膜以化學鍵相聯,新的表面具有永續性,可從根本上改變現有的塑膠薄膜印刷技術。不僅可以解決塑膠薄膜印刷的有機溶劑汙染問題,還可使用傳統的水性油墨降低成本。而對於食品包裝而言,除了必須考慮和解決表面或裡層印刷、粘接、熱封等問題外,對氧、水分和香味的阻隔性是最為主要的指標。PE和PP對水的阻隔性優良,但對氧的阻隔性差;PET和尼龍對氧有較高的隔離性,但對水較差;PVDC對氧、水均具有良好的阻隔性,但成膜性及單獨成膜強度差,成本高;PVOH(聚乙烯醇)是最好的隔氧性薄膜,但因其溶解於水而難過蒸煮消毒這一關。現在利用由這種技術生產的單面親水PE、BOPP或BOPET改性膜,很容易得到PVDC塗層複合膜、將PVOH夾於兩PE膜中間的既隔氧又隔水的高檔食品包裝膜、利用處理PE或PP與處理PET組成的無粘合劑中檔食品包裝膜、高檔低成本鋁塑複合膜、防霧化且防結露保鮮袋等新型複合包裝膜。
此外,紙塑複合包裝目前已成為水泥、糧食、化肥以及一些工業產品、原料的包裝主體。但這種複合包裝袋很難分離和再利用,不僅造成新的環境汙染,也增加了成本。因此,迫切需要開發出“綠色紙塑複合包裝袋”。199年蘭州金安新技術有限責任公司在此技術上取得突破,製得了維綸水溶紗新型複合包裝袋。該技術使用水溶性聚乙烯醇作為粘合劑把紙、維綸紗粘在一起,其內層為再生紙袋,外層為國標紙袋紙,中間粘結網狀維綸水溶紗,用後放入水中把聚乙烯醇和維綸溶解,使紙得以再生。但該產品存在著耐水性差,且難以把維綸回收利用的缺點。而現在採用新技術則開闢了另一條路線,即將聚烯烴膜單面進行親水改性,然後用水溶性粘合劑將該膜和紙粘接複合,得到高強度、耐水溶、抗老化的紙塑複合包裝材料,使用後用水浸泡紙側,紙和聚烯烴薄膜將自然分離,可分別回收利用。
目前,國內外既沒有該工業化的處理技術,市場上也沒有這類系列產品,因此該技術具有完整的自主智慧財產權,其推廣應用不僅可為企業帶來巨大的經濟效益,而且在環保意識日益提高的今天,還將產生巨大的社會效益。