水溶性PVA薄膜 美丽的“绿衣使者”

郝喜海

水溶性PVA薄膜是一种无污染、无毒的绿色环保材料，在环保呼声日益高涨的今天，业内对水溶性PVA薄膜的关注度越来越高，而且，水溶性PVA薄膜目前已通过欧美、日本等国家和地区的环保认证，并被批准用于医药和食品等行业。近年来，国内外在水溶性PVA薄膜的研发方面投入了大量精力，并取得了一些成果，水溶性PVA薄膜的应用领域也在不断拓展。下面，笔者将与大家共同领略一下这位“绿衣使者”的风采。

性能特点

水溶性PVA薄膜以PVA（聚乙烯醇化合物）和淀粉为主要原料，所有组分（包括添加剂）均为C、H、O化合物，添加剂各组分与PVA、淀粉之间只发生生物溶解，以改善其物理性能、力学性能和工艺性能，不会因发生化学反应而改变其化学性能。具体来讲，水溶性PVA薄膜的性能特点主要包括以下几个方面。

1.水溶性

水溶性PVA薄膜因其水溶性而得名。环境温度和薄膜厚度对水溶性PVA薄膜的水溶性影响较大，目前国内外市场上生产和销售的水溶性PVA薄膜主要有高温型（40℃以下完全不溶，80℃以上完全溶解）和低温型（遇水即溶）两种，国内市场以低温型水溶性PVA薄膜为主。表1所示为25μm厚低温型水溶性PVA薄膜的水溶性特点。

2.生物降解性

就降解机理而言，水溶性PVA薄膜溶于水形成胶液并渗入土壤中，可增强土壤的团黏化、透气性和保水性，特别适用于土壤改造。PVA成分被土壤中分离的细菌——甲单细胞菌属的菌株分解，产生使PVA黏度下降的仲醇氧化酶（SAO），SAO将PVA氧化生成β-羟基酮或β-二酮后，经水解酶水解断键生成羧酸和甲基等中间降解物，PVA长链经重复断裂，产生的乙酰氧基-羟基脂肪酸和羟基脂肪酸被吸收到细胞内部并同化，为微生物提供生长代谢所需的能源，最终以H2O和CO2的形式被微生物排出体外。

3.含水量

裸露在空气中的水溶性PVA薄膜，其含水量会随环境湿度的变化而变化（如表2所示），性能也会随之有所变化。对此，成卷的水溶性PVA薄膜一般需要采用PE塑料包装密封，这样可以保持水溶性PVA薄膜特定的含水量不变。

4.防静电性

与其他薄膜不同，水溶性PVA薄膜具有良好的防静电性，使用过程中不会因静电而出现可塑性降低及静电附尘等问题。

5.水分及气体透过选择性

水溶性PVA薄膜对水分及O2具有较强的透过性，而对N2、H2及CO2具有良好的阻隔性，可以完全保持包装内容物的成分及气味。

6.热封性

水溶性PVA薄膜热封性能良好，可用于电阻热封、高频热封，且热封性与环境温湿度、压力、时间等因素有关。

7.耐油性及耐化学药品性

水溶性PVA薄膜具有良好的耐油（植物油、动物油、矿物油）、耐脂肪、耐有机溶剂和碳水化合物等特性，但不耐强碱、强酸、氯自由基及可与PVA发生化学反应的物质（如硼砂、硼酸、某些染料等），故此类物质不宜采用水溶性PVA薄膜包装。

8.力学性能

在温度一定的情况下，水溶性PVA薄膜的力学性能，如弹性模量、抗拉强度、撕裂力、延伸率等，会随环境相对湿度的不同而发生变化，如表3所示。

9.印刷性能

水溶性PVA薄膜具有较好的印刷性能，可采用传统印刷方式实现清晰的图文印刷。

基于上述性能特点，水溶性PVA薄膜表现出了许多优势，如环保、降解彻底，可解决包装废弃物问题；使用安全、方便，直接接触对皮肤无刺激；具备防伪功能，可作为优质产品防伪的最佳武器，延长产品寿命。

应用领域

1.水中使用产品的包装

农药、颜料、染料、除草剂、化肥、清洁剂、水处理剂、混凝土添加剂等均为水中使用产品。与传统薄膜相比，水溶性PVA薄膜可减少环境污染、改善作业环境，而且还能实现准确计量，减少浪费。

2.洗涤包装

在医院等场合，通常采用高温型水溶性PVA薄膜（溶解温度大约为60℃）包装被污染的用品和衣物，然后将包装袋直接投入清洗消毒设备中进行清洗，减少医务人员与污染用品、衣物的接触几率，避免疾病的交叉传染，既安全，又方便。

3.服装及纺织品包装

利用高温型水溶性PVA薄膜（40℃以下完全不溶）不带静电、透明度与光泽度均优于传统薄膜的特点，用其包装服装、纺织品等易产生静电的产品，能使产品更加美观，提高产品附加值，尤其是出口产品的包装。

4.食品包装

水溶性PVA薄膜的阻氧性能十分优异，且对生物体的毒性非常小，用其作为食品包装的阻隔层，能大大延长食品的保质期。

5.电子电器产品包装

水溶性PVA薄膜具有抗静电性能，尤其适用于电子电器产品的包装。此外，还可以利用其良好的印刷性能和水溶性，配合特种油墨，制作出高附加值的防伪环保包装，这必将受到高端电子电器产品生产厂家的欢迎。

6.种子带

采用水溶性PVA薄膜制作农作物种子带，将其掩埋在土壤里，种子带遇到土壤中的水分（雨水或湿气）就会溶解，并分布在种子周围，可提高土壤的保水性，有利于种子发芽生长。这种方法还可有效避免种子在大风沙地区因裸露而被吹失或被动物吃掉，又可使农作物按种子带或种子网的布局生长。因此这一技术在农田增产、绿化造林、沙漠改造中也必将大有作为。此外，还可以将农药、营养素等作为种子带的一部分，以促进种子的生长。

7.其他应用

用于陶瓷、塑料、金属、木质物品等异型面的商标及图案的水转移印刷，如电器外壳等；作为暂时性载体用于假发及刺绣品的制作过程。endprint

产业发展状况

在欧美、日本等国家和地区，水溶性PVA薄膜已经作为一种新兴的绿色包装材料被广泛用于在水中使用的产品包装，如农药、化肥、颜料、染料、清洁剂、水处理剂、矿物添加剂、洗涤剂、混凝土添加剂、摄影用化学试剂及园艺护理化学试剂等。美国W.T.P公司、C.C.L.P公司、法国GRENSOL公司和日本合成化学公司等都是专业生产和销售水溶性PVA薄膜的知名企业。

目前，我国水溶性PVA薄膜产业的整体发展水平并不乐观，这主要体现在：①装备、技术整体水平不高，品种单一，基本上用于生产中低档产品；②生产企业之间缺乏合作，各自为营，市场、技术等信息资源不能共享，相互之间恶意竞争，打价格战；③生产企业规模较小，基本上都是中小型企业，未形成集约化经营模式，国际市场竞争力弱；④生产企业的科技投入不足，科研力量有限，自主开发能力较弱，致使大多数高端水溶性PVA薄膜产品一直未能国产化。

不过，我国一些科研单位、高等院校和生产企业在水溶性PVA薄膜研发和生产方面一直在努力，并取得了一些成绩。

1970年，上海塑料制品研究所、四川涪陵地区塑料三厂先后开发了水溶性PVA薄膜流延法和吹塑法，但由于产品质量差、能耗高，而未能实现工业化生产。

1998年，湖南工业大学在中国包装总公司的支持下，研制开发了水溶性PVA薄膜流延技术及其生产设备，并最终经过中国包装总公司的技术鉴定，于2000年在广东肇庆方兴包装材料公司投入生产，逐步替代了进口产品。

2003年，江门宝德利环保材料有限公司与中国包装总公司包装新技术公司合作开发了水溶性PVA薄膜吹膜技术并投入生产。

2008年，福建省永安市三源丰实业有限公司、深圳市美日行胶膜有限公司、常熟市星海制药有限公司、上海硕翔塑胶有限公司、株洲蓝海包装有限公司相继从湖南工业大学引进水溶性薄膜生产技术及其设备并投入生产，使得国内水溶性PVA薄膜产业初步形成规模。

2010年，北京工商大学独立研究开发了水溶性PVA薄膜挤出吹膜法，目前此技术已应用于两家国内企业。另外，兰州两家企业还开发了水溶性PVA薄膜滚筒熔液流延法，目前尚处于中试阶段，未投入批量生产。

据统计，目前国内已有20余家水溶性PVA薄膜生产企业，我国水溶性性PVA薄膜产业正在逐步发展壮大。

未来展望

虽然目前我们还面临着一些困难，但是在国家政策、市场需求、科技进步和新领域应用的不断推动下，我国水溶性PVA薄膜产业正在不断进步和发展。

首先，我国加入世界贸易组织后，对包装的环保要求日益提高，政府也逐步加大了对环保产业的扶持力度，在这种情况下，可生物降解的水溶性PVA薄膜开始受到更多的关注。

其次，随着市场经济的快速发展，人民生活水平的不断提高，以及公众环保意识的日益加强，水溶性PVA薄膜的市场需求量将有所扩大。此外，由于我国水溶性PVA薄膜具有突出的性价比优势，一些国外市场尤其是我国周边国家，对水溶性PVA薄膜的进口量逐年增加，这促使我国水溶性PVA薄膜产能不断加大，以满足出口要求。例如，印度从我国进口水溶性PVA薄膜已有10年历史，进口量逐年递增；近两年，越南、韩国、土耳其及朝鲜等国家也开始从我国大量进口水溶性PVA薄膜。

再者，科技研发力量的深入促使水溶性PVA薄膜生产技术与装备水平不断提高，国产化水溶性PVA薄膜的品种及产量都迈上了一个新的台阶。未来几年，生产企业和政府还将加大在水溶性PVA薄膜产学研方面的投入。例如，湖南株洲蓝海包装有限公司与湖南工业大学通过两年的密切合作，在高温型水溶性PVA薄膜的研发上已获得初步成功，目前正处于中试阶段，部分产品已投入市场，并即将实现产业化开发。高温型水溶膜特别适用于水果套袋，而我国是水果生产大国，每年需要近万吨的水果套袋，因此高温型水溶性PVA薄膜的成功开发，将使我国水溶性PVA薄膜的市场需求扩大50%以上。而且，相对于价格昂贵的纸套袋，水溶性PVA薄膜将拥有巨大的市场潜力。

此外，功能性水溶性PVA薄膜的开发也将促进水溶性PVA薄膜产业的发展。例如，湖南工业大学正在开发的水溶性PVA缓释膜就是一种功能化水溶性PVA薄膜，这种材料在遇水之前与普通薄膜并无两样，而一旦遇到水，就会自动产生微孔，从而实现缓释功能，可用于医药、农业等领域。

尽管我国水溶性PVA薄膜的发展还处于起步阶段，但可以预见到国内水溶性PVA薄膜巨大的市场潜力和商机，相信在绿色东风的吹拂下，我国水溶性PVA薄膜市场定会迎来发展的春天。endprint