Visió general dels materials 1.EVOH: des de materials químics bàsics fins a materials de barrera d'alt rendiment
VinylEthylene Vinyl Alcohol Polymer és un material polimèric funcional amb excel·lents propietats de barrera. S'utilitza àmpliament en envasos d'aliments, envasos farmacèutics, dipòsits de combustible d'automòbils i canonades de calefacció per terra radiant. La seva característica més important és la seva permeabilitat a l'oxigen extremadament baixa, motiu pel qual s'ha batejat com el "material de barrera-d'alt rendiment" en el camp dels envasos de plàstic.
A diferència dels plàstics habituals com el polietilè (PE) i el polipropilè (PP), l'EVOH no es polimeritza directament a partir d'un sol material, sinó que es produeix mitjançant una reacció química de diversos-etapes. Les seves principals matèries primeres provenen de la cadena de la indústria petroquímica, amb materials bàsics com l'etilè i l'acetat de vinil (VA).
Pel que fa a la cadena industrial, EVOH pertany als camps de la química fina i dels polímers d'alt rendiment. El corrent amunt depèn del subministrament de matèries primeres petroquímiques, i el corrent mitjà produeix resina EVOH mitjançant polimerització, alcoholització i altres processos. Processament aigües avall en materials d'embalatge de pel·lícules, làmines, canonades i compostos.
2. Matèries primeres principals d'EVOH: etilè i acetat de vinil
La matèria primera principal d'EVOH és el copolímer d'etilè acetat de vinil (EVA). La ruta de producció és la següent:
Etilè → Copolímer d'acetat d'etilè (EVA) → Copolímer d'alcohol etilè vinílic (EVOH)
(1) Etilè
L'etilè és una de les matèries primeres químiques bàsiques més grans del món i el material monòmer més important de la indústria del plàstic.
L'etilè prové principalment de:
Craqueig de nafta
trencament de l'etan;
Tecnologia d'olefines de carbó.
Després de les reaccions químiques, l'etilè es pot utilitzar en la producció de diversos materials polimèrics, com ara:
polietilè (PE);
materials relacionats amb el PVC;
EVA;
EVOH et al.
Durant la producció d'EVOH, l'etilè proporciona l'estructura d'etilè a la cadena del polímer, donant al material flexibilitat, processable i resistència a la humitat.
El contingut d'etilè també és un indicador important del rendiment d'EVOH. En general:
Baix contingut d'etilè → alt rendiment de barrera d'oxigen, però poca resistència a la humitat;
Alt contingut d'etilè → millora la flexibilitat, millora el rendiment del processament, però redueix el rendiment de la barrera.
Per tant, diferents camps d'aplicació triaran diferents graus d'etilè EVOH.
(2) Acetat de vinil
L'acetat d'etilè és una altra matèria primera clau per a la producció d'alcohol vinílic.
L'acetat de vinil consta principalment de:
etilè;
àcid acètic;
Oxigen
preparat per reacció catalítica.
L'acetat d'etilè es copolimeritza primer amb etilè per formar:
Etilè vinil acetat
Després s'alcoholitza l'EVA per convertir els grups d'àcid acètic en estructures hidroxil, donant lloc a:
Copolímer d'alcohol etilè vinílic
Entre ells, l'estructura de l'alcohol etilè és la clau de les propietats d'alta barrera d'EVOH.
3. Procés de producció d'EVOH: des de l'EVA fins a les resines de barrera d'alt rendiment
L'alcohol vinílic i l'alcohol vinílic no es poden polimeritzar directament perquè l'alcohol vinílic en si és massa inestable per a la polimerització industrial directa. La producció industrial pren, doncs, una via indirecta.
Tot el procés de producció consta de tres passos principals:
Fase 1: Copolimerització d'etilè amb copolimerització d'acetat de vinil
En primer lloc, l'etilè i l'acetat de vinil es copolimeritzen per formar resina EVA.
Aquesta fase determina:
Estructura molecular;
proporció d'etilè;
Rendiment posterior del producte.
Segona etapa: reacció alcohòlica
Les unitats d'acetat de vinil en EVA es converteixen en unitats d'alcohol vinílic per alcoholòlisi.
Comprensió senzilla:
Acetat de vinil → → Estructura de l'alcohol vinílic
Com més gran sigui la solubilitat de l'alcohol, més gran serà la proporció de grups hidroxil en EVOH i millor serà el rendiment de la barrera a l'oxigen del material.
Fase III: Processament de granulació
Després de la degradació de l'alcohol, EVOH passa per:
Neteja;
sec;
Extrusió de fusió
tall de partícules;
Finalment, es formen partícules de resina EVOH.
Aquestes partícules de resina es revenen a empreses cinematogràfiques i es processen en productes finals mitjançant bufat, fosa i coextrusió multi-capes.
Com afecta l'estructura de la matèria primera el rendiment d'EVOH?
El rendiment d'EVOH està estretament relacionat amb la proporció de matèries primeres, i l'indicador més important és el contingut d'etilè.
El contingut d'etilè és normalment al voltant del 20% al 50%, amb diferents proporcions que aporten diferents propietats.
Baix contingut d'etilè EVOH
Característiques:
Rendiment de barrera d'oxigen ultra-;
Alta transparència;
Apte per a l'embalatge amb gran demanda.
Aplicació:
Pel·lícula d'alta barrera alimentària;
Embalatge de medicaments;
Materials d'embalatge de precisió.
Debilitats:
Higroscopicitat forta;
El processament és relativament difícil.
EVOH alt en etilè
Característiques:
Millor flexibilitat;
Finestra de processament més àmplia;
Millorar la resistència a la humitat.
Aplicació:
Sistemes de combustible d'automoció;
Embalatge industrial;
Capa de barrera d'oxigen de la canonada.
Debilitats:
el rendiment de la barrera d'oxigen disminueix.
Per tant, les empreses de producció d'EVOH han d'ajustar la proporció d'etilè segons la demanda del mercat i desenvolupar diferents graus de productes.
