我国EVOH行业未来发展方向:提高国内自给率及拓展应用范围

查荣荣

生物医药、节能环保、金属材料

  • 2019-12-06
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乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)具有对油、水、气体的高阻隔性,是目前较有发展前景的阻隔材料。本文结合EVOH的化学性质,重点分析了我国EVOH技术发展现状。

摘要:乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)具有对油、水、气体的高阻隔性,是目前较有发展前景的阻隔材料。本文结合EVOH的化学性质,重点分析了我国EVOH技术发展现状。

EVOH树脂的密度为1.13-1.21g/cm3,熔体质量流动速率为0.7-20g/10min,拉伸断裂强度为44MPa。EVOH是一种具有链式分子结构的结晶性聚合物,通常情况下,乙烯比例为20%-40%,乙烯醇60%-80%。其性质主要取决于两种共聚单体的相对浓度,其阻湿性、阻气性和加工性能也随乙烯含量的变化而改变。

EVOH具有高阻隔性,并且工业生产中多采用两步法

 EVOH与聚酰胺(PA)和聚偏二氯乙烯(PVDC)并称三大阻隔材料,是一种集乙烯聚合物加工性能及乙烯醇聚合物高阻隔性能为一体的新型高分子合成材料。工业生产中,由于乙烯醇单体是不能稳定存在的,因此EVOH是分两步制备的,首先是通过乙烯和醋酸乙烯共聚,然后是通过皂化反应得到乙烯-乙烯醇共聚物。乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)一般通过溶液聚合、悬浮聚合、本体聚合、乳液聚合等方法得到。在制备 EVOH树脂时,需要控制EVA的聚合度、分子量及支化度分布,一般选用溶液聚合法。此外,在皂化反应中,根据皂化过程,可分为非均相皂化和均相皂化两大类。 EVOH树脂中极性乙烯醇的存在,促使它对烃类等非极性溶剂具有良好的阻隔性,可以有效的阻隔CO2、O2和其他气体,不同材料的渗透性请见表1。

表1 不同塑料薄膜的气体渗透率

单位:mol/(m.s.kPa)

(资料来源:中国知网)        

我国暂时不具备EVOH大规模工业生产能力,但是EVOH加工能力较强

近年来,随着EVOH市场需求的加大,我国不断加大对高附加值EVOH的研究。虽然EVOH暂未实现工业化生产,但是中国林业科学研究院下属的林产化学工业研究所已经成功开发了EVOH薄膜,并且制备EVOH的最佳工艺和配方。此外,上海石化研究院川维分院通过了“EVOH树脂小试研制”公关项目,对于我国进一步实现EVOH工业化转化具有重要意义。同时,我国已经具备EVOH的加工能力。总体来看,EVOH主要有三种加工方法:一是同聚酰胺或聚烯烃共挤出复合形成共挤成型EVOH;二是将EVOH膜复合到其他基材上;三是无需特殊改变,将EVOH在传统加工设备上加工,把EVOH用作各种基材或单层容器的涂层。常用EVOH共挤膜具有安全性、成本低、稳定性高等特点,在共挤EVOH膜中,没有有机溶剂,对食品包装更加安全,并且一次性连续化成型为膜,简化了工艺,降低了成本。

表2 不同结构需求下EVOH的厚度

(资料来源:中国知网)

为提高我国EVOH行业市场竞争力,仍需加快国产化步伐以及拓展EVOH的应用范围

随着我国经济的快速增长,对EVOH的性能提出更高的要求。经过我国EVOH行业的长期研究,虽然取得了一定进展,但是仍然存在较大的发展空间。为提高我国EVOH行业市场竞争力,实现EVOH国产化以及拓展EVOH的应用范围,是未来我国EVOH行业的主要发展趋势。总体来看,全球EVOH生产商均为PVA生产商,由于EVOH的生产工艺与PVA的生产工艺较为相似,一方面我国仍需加大产学研合作力度,加强高校与国内外企业的合作,加速EVOH的技术开发。另一方面,我国仍需加大EVOH在包装领域的应用。在国外发达国家,以多层的薄膜等形式广泛应用于较长保质期的肉类、果汁类等食品包装上,而在我国食品中长保质期产品多采用传统的包装材料,产品保质期一般只能达到3-6个月。因此,拓展EVOH在阻隔材料等领域的应用,具有广阔的发展前景。

结语

EVOH是新型高分子合成材料,在工业生产中,一般是分两步制备的,首先是通过乙烯和醋酸乙烯共聚,然后是通过皂化反应得到乙烯-乙烯醇共聚物。在我国,虽然EVOH暂未实现工业化生产,但是不断加大对高附加值EVOH的研究,例如中国林业科学研究院下属的林产化学工业研究所已经成功开发了EVOH薄膜,并且制备EVOH的最佳工艺和配方。此外,上海石化研究院川维分院通过了“EVOH树脂小试研制”公关项目,对于我国进一步实现EVOH工业化转化具有重要意义。同时,我为提高我国EVOH市场竞争力,实现EVOH国产化以及拓展EVOH的应用范围,是未来我国EVOH行业的主要发展趋势。

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