Page 14 - 《精细化工》2022年第9期

·1732· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

在 2025 年之前使用可回收可循环利用的包装材料。作 层，该方法不仅能改善复合涂层高湿环境下的氧气
为不影响涂布膜回收利用的 PVA 环保阻隔涂料，研究 阻隔性，还使其具有一定的水蒸气阻隔性。为了拓
者们一直在持续优化其制备工艺以适用于大规模涂布 宽和实现改性 PVA 涂料的涂布应用，下文将分类阐
生产，其中化学交联 PVA 涂料和 PVA-纳米材料复合 述目前化学交联 PVA 涂料和 PVA-纳米复合涂料研
涂料是科研工作者近几年一直关注和研究的焦点。 究在国内外工业界及学术界的进展情况。
2.1 化学交联 PVA 涂料
2 改性 PVA 涂料 化学交联是提高 PVA 涂层湿度敏感性最方便和

高效的方法之一。PVA 能与多元醇进行酯化、醚化、
PVA 涂层湿度敏感性差，且不具有水蒸气阻隔
缩醛化等化学反应，改善其耐溶剂性、机械性能及
性能。针对这一问题，目前主要有两种解决方法：
一种是 PVA 化学交联。化学交联可明显改善 PVA 渗透性能等 [26-27] 。当前在食品包装材料中，常用的
涂层的耐水性和高湿条件下的 OTR，其涂布液制备 化学交联剂主要包括硼酸（BA） [10] 、聚丙烯酸 [28] 、
简便，涂布适应性强，涂层透明，是目前工业生产 醛类〔如乙二醛（Gly）及戊二醛（GA）〕 [12,29] 、
使用最多的一种方法；另一种是制备 PVA-纳米复合 MF [30] 等，如图 3 所示。DHIEB 等 [29] 通过氢键及化
涂料。通过逐层自组装（LBL）、喷涂或浸涂方式来 学交联，实现了 PVA 薄膜性能（如吸水性、阻隔性
制备 PVA-层状硅酸盐或 PVA-氧化石墨烯复合涂 以及力学性能）的改变。

图 3 乙二醛（a）、戊二醛（b）以及二醛交联剂与 PVA 的潜在反应（c） [12] ；PVA 涂层中氢键及化学交联（d） [29]
Fig. 3 Potential reaction of glyoxal (a), glutaraldehyde (b) and dialdehyde (c) crosslinkers with PVA [12] ; Hydrogen bonding
and crosslinking of PVA based coating (d) [29]

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LIM 等 [10] 采用溶液共混法制备了 PVA/BA 复合 OTR 降至 0.15 mL/(m ·d)。
膜（如图 4 所示），结果表明，BA 主要在 PVA 非结
晶区发生交联。而且随着 BA 含量的增加，PVA/BA
复合膜的交联密度逐步升高，而 PVA 微晶的尺寸和
数量随之减少，致使聚合物分子链更加紧密堆积，
而 PVA/BA 复合膜无定形区域中自由体积减少，玻
璃化转变温度（T g ）、热稳定性、机械性能以及阻隔
性能显著提高。例如：60 μm 厚纯 PVA 膜的 OTR [15]
2
为 5.96 mL/(m ·d)，当 BA 添加量（以 PVA/BA 复合 图 4 PVA 非晶区致密结构的形成
Fig. 4 Formation of compact structure in the amorphous
膜的总质量为基准）为 5%时，PVA/BA 复合膜的 region of PVA [15]