一、項(xiàng)目開發(fā)的市場(chǎng)背景
       我們研究開發(fā)改性聚乙烯醇做高阻隔膜目的，就是滿足日新月異的發(fā)展高阻隔包裝的需要。尤其以生鮮肉類包裝的需要，就在于采用最好的阻隔性，最廉價(jià)的材料、 原料，以及加工工藝的緊密配合和互動(dòng)，適當(dāng)加工設(shè)備、加工原料、加工工藝技術(shù)上的配合，達(dá)到滿足被包裝制品的最佳效果。
目前，市場(chǎng)上用于高阻隔多 層共擠膜多以聚酰胺（PA）和乙烯－乙烯醇共聚物（EVOH），聚偏二氯乙烯(PVDC)與聚烯烴等樹脂組合，制備多層共擠功能性薄膜。而風(fēng)靡包裝市場(chǎng)， 特別是以PVDC、EVOH、PA,即以單層雙層阻隔樹脂進(jìn)行多層共擠復(fù)合擠出的高阻隔包裝材料，已經(jīng)取代了傳統(tǒng)多以干式復(fù)合的方法來實(shí)現(xiàn)多功能、多用途 的阻隔包裝。隨著市場(chǎng)包裝功能的增加以及環(huán)保意識(shí)的提高，產(chǎn)品成本的性價(jià)比也越顯重要。然而使用EVOH,因其致命的耐水性、耐環(huán)境性、居高不下的價(jià)格， 令整個(gè)包裝市場(chǎng)對(duì)高阻隔多層共擠膜望而生畏。特別在很多國(guó)家多以PVDC樹脂做阻隔材料。PVDC樹脂含有氯離子單體，加工使用易產(chǎn)生有害氣體而污染空氣 和被包物品，因?yàn)闆]有替代品而不能廣泛的應(yīng)用。有些發(fā)達(dá)國(guó)家已明令禁止做接觸食品包裝。然而市場(chǎng)期待著性價(jià)比更合理，并可替代的新型阻隔樹脂也就是用 PVA做多層共擠高阻隔材料，應(yīng)是必然的發(fā)展趨勢(shì)。
二、 高阻隔材料的包裝市場(chǎng)
阻透性包裝是指對(duì)氧氣、水汽、二氧化碳等有高阻透性，主要用于食品，醫(yī)藥，化工包裝。目前食品包裝用塑料包裝所占比例最大，包裝質(zhì)量是影響食品變質(zhì)、變味損耗的重要因素之一。
（1） 高阻透性樹脂
高 阻透性包裝中關(guān)鍵材料是阻透性樹脂，最主要的是以PVDC、EVOH,特殊尼龍（MXD6）、PA、PVA（多以涂布）為主。PVDC應(yīng)用歷史最長(zhǎng)，含有 鹵素，難于回收再利用，焚燒處理成本高； EVOH樹脂分子中含有羥基，會(huì)與水分子形成氫鍵而降低阻透性，阻透性隨濕度提高而下降，所以EVOH中乙烯含量高的牌號(hào)阻透性小，吸水性小，受濕度影響 小，反之乙烯含量低的牌號(hào)阻透性隨濕度上升而下降比較快；PA有阻透性，但吸濕率高，影響阻透性，且低溫發(fā)硬；MXD6比PA6熔點(diǎn)高，所以耐熱性高，隨 濕度增加，阻透性下降很小，但相對(duì)價(jià)高。目前，被塑料包裝界認(rèn)為前景看好的高阻隔材料是EVOH和PVDC,但PVDC是因沒有可替代的產(chǎn)品仍在廣泛使 用。
（2） 阻透性樹脂市場(chǎng)應(yīng)用
PVDC樹脂主要應(yīng)用在腸衣和各類保鮮保質(zhì)包裝上。目前在我國(guó)僅用在高溫火腿腸上的PVDC膜就有5萬噸以上的市場(chǎng)。用于涂膜的市場(chǎng)量也很大。生鮮肉類產(chǎn)品的保鮮包裝、醫(yī)藥、高溫蒸煮食品、乳制品、海產(chǎn)品、飲料制品的應(yīng)用也很廣泛。
PA樹脂主要應(yīng)用在雙向拉伸膜和多層共擠膜，BOPA雙拉膜到目前為止有15萬噸的產(chǎn)能，在多層共擠高阻隔膜和多層共擠熱收縮膜以及腸衣膜其市場(chǎng)應(yīng)用量也非常大。EVOH樹脂主要應(yīng)用在食品、化裝品、農(nóng)藥、尤其是奶制品和茶葉的包裝。
三、聚乙烯醇特性及改性后的應(yīng)用
    眾所周知，聚乙烯醇是應(yīng)用范圍廣、市場(chǎng)容量大、市場(chǎng)成熟穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展的產(chǎn)品。從食品包裝而言高阻隔包裝膜通常以阻氧、阻水、保香為目的。其中阻氧性對(duì)于 許多產(chǎn)品至關(guān)重要，而保香則對(duì)某些產(chǎn)品是提高附加值的標(biāo)志，但阻水性都對(duì)所有食品都是不可缺少的。在注重成本的今天，要同時(shí)兼顧多項(xiàng)功能和良好的性價(jià)比。 因此，開發(fā)能夠替代無環(huán)保性的PVDC、價(jià)格高昂的EVOH、MXD6是重要的。
    （1） 聚乙烯醇原料
    聚乙烯醇在我國(guó)具有較大原料生產(chǎn)規(guī)模。目前有13家生產(chǎn)企業(yè)總規(guī)模在50萬噸以上，通常被大量用于生產(chǎn)涂料、膠粘劑、纖維漿料、制品加工劑、乳化劑、分散劑，應(yīng)用范圍遍及紡織、食品、醫(yī)藥、造紙、印刷、農(nóng)業(yè)、高分子化工等領(lǐng)域。
  a.PVA樹脂是白色粉或奶黃色固體顆粒，水加熱下能迅速溶脹、溶解。PVA膜有高度阻氣性，其阻氣性比PVDC還要好。但PVA易吸水而使其阻隔性迅速下降，這極大限制了它的應(yīng)用。
  b.PVA的熔融溫度是220－240℃，但在200℃以上時(shí)，PVA就會(huì)分解。在250℃有氧氣存在下就會(huì)產(chǎn)生自燃，這給PVA熔融擠出成膜帶來困難。
  c.PVA擠出時(shí)配以大量的純凈水（多達(dá)40％～45％）、適量的增塑劑擠出生產(chǎn)，需要嚴(yán)格控制成膜水分是成膜的關(guān)鍵。
  d.PVA薄膜的使用溫度，可以在100℃以上（復(fù)合膜），有良好的透明性。
  e.PVA對(duì)烴類（苯，汽油）、氯化烴，醚、酯、酮、動(dòng)植物油有良好的耐性。但對(duì)羥基、氨基、酰胺基、有機(jī)物有很強(qiáng)的親和性。
  f.PVA膜有很高的強(qiáng)度，良好的拉伸性和撕裂力，優(yōu)異的耐針孔性，PVA膜還具有抗靜電性，良好的熱穩(wěn)定性。
    （2） 工藝技術(shù)
    鑒于PVA材料的特殊性，熔點(diǎn)、分解點(diǎn)十分接近，熱塑性加工難度非常大，為改善PVA的加工性，各國(guó)都有大量的工程技術(shù)人員從事研究，其碩果累累。我國(guó)北 京工商大學(xué)、化工大學(xué)、山東濱州勝達(dá)實(shí)業(yè)經(jīng)過多年潛心研究，開發(fā)出能夠干法擠出加工的改性PVA樹脂，并能與各種樹脂共擠出?？梢詽M足多層共擠膜的生產(chǎn)， 多層共擠雙向拉伸膜的生產(chǎn)，多層共擠中空容器及多層共擠管材的生產(chǎn)，成功地實(shí)現(xiàn)了低成本，高性能的要求。
    （3） PVA改性的工藝方法
    原料選擇—配方—預(yù)增塑處理—熔融擠出造粒。
    PVA樹脂改性后完全可以不受生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)方法限制。因此具有很高的推廣價(jià)值和使用價(jià)值。
    （4） PVA改性樹脂多層共擠雙向拉伸膜質(zhì)量評(píng)價(jià)
  (a)七層共擠膜擠出機(jī)設(shè)計(jì)Φ35/Φ30/Φ35/Φ35/Φ30/Φ35/Φ40。采用三泡法生產(chǎn)。
  (b)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)比例材料設(shè)計(jì)
  結(jié)構(gòu)：A/B/C/D/C/B/A
  比例：15％/10％/15％/15％/15％/10％/20％
  材料：PE/粘/PA/PVA/PA/粘/PE
  一次擠出坯管折徑70毫米，坯管厚度80μm，拉伸雙向12.25倍，膜折徑245μm,膜單面厚65μm。
  (6)PVA改性后的應(yīng)用
  a.PVA單層擠出上吹風(fēng)冷制得常溫水溶型,高溫水溶型包裝膜。
  b.PVA多層共擠復(fù)合膜。PVA膜阻氧性雖然很好,但也易受到濕度影響做阻隔材料,不能單獨(dú)使用,做阻隔包裝材料多以多層共擠的方法,   如:PA/PVA/PA；PE/粘/PVA/粘/PE；PP或PE/粘/PVA/粘/PP或PE；PE或PP/粘/PA/PVA/PA/粘/PE或PP制 的高阻隔膜、高阻隔熱收縮膜及片材。
  c.PVA多層共擠雙向拉伸膜:其結(jié)構(gòu)、比例、材料同(b)制品。
  d.PVA多層共擠包裝容器。
  e.PVA雙向拉伸膜與BOPP,BOPET基膜復(fù)合。
  f.PVA樹脂與有機(jī)物和無機(jī)物共混制得可生物降解膜。見表五。
  四、綜合評(píng)價(jià)
    （一）改性PVA使用性能
    （1）改性后具有可塑性加工，加工溫度170℃～210℃。
    （2）具有高透明性，透光率>90％。
  （3）能與PA、EVOH、PE等復(fù)合共擠出。
    （4）有很高的O2、CO2、N2的阻透性。
    （5）具有可環(huán)保性，不污染食品，可生物降解。
    （6）PVA對(duì)烴類（苯，汽油）、氯化烴，醚、酯、酮、動(dòng)植物油有良好的耐性。
    （7）有極好的阻氣味性。
    （8）PVA膜有很高的強(qiáng)度，良好的拉伸強(qiáng)度，優(yōu)異的耐針孔性，抗靜電、易印刷、良好的熱穩(wěn)定性。
    （9）具有形狀記憶效應(yīng)，可做熱收縮膜。
    （二）市場(chǎng)應(yīng)用領(lǐng)域
    （1）制成多層共擠膜：用于醫(yī)藥品包裝、食品包裝、化妝品包裝等。
    （2）多層共擠熱收縮膜：用于生鮮、肉類、禽類、海產(chǎn)品、農(nóng)產(chǎn)品、各種熟食制品、奶酪等保鮮貼體包裝。
    （3）非食品包裝：飼料、防銹、服裝、電子原器件等。
    （4）單層膜，可用于0℃～60℃水溶性包裝，40℃～80℃難溶性包裝。雙向拉伸后，干式復(fù)合做阻隔層。
    （5）PVA加淀粉、無機(jī)物、有機(jī)物材料，做成生物降解包裝制品。
    （6）中空容器，中空軟管，共擠片材。
    （三）市場(chǎng)預(yù)測(cè)
    由于PVA改性具有可塑性加工，因此可以適應(yīng)各類包裝形式上的可塑性加工，若部分替代PVDC、EVOH、MXD6、PA等將會(huì)有非常大的市場(chǎng)空間，優(yōu)異的性價(jià)比是該材料不可替代的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)又是國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展的項(xiàng)目，因此它具有長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展的市場(chǎng)。
    （1）根據(jù)日本可樂麗公司（EVOH）專家預(yù)測(cè)，多層共擠熱收縮膜在中國(guó)有3.6萬噸的市場(chǎng)，全球有近20萬噸的市場(chǎng)。若用PVA做阻隔層，則國(guó)內(nèi)需PVA樹脂1萬噸以上，國(guó)外有6萬噸的市場(chǎng)。
    （2）我國(guó)引進(jìn)多層共擠膜生產(chǎn)線及國(guó)內(nèi)生產(chǎn)線，用于食品、醫(yī)用品包裝近100多條以上，每條生產(chǎn)線產(chǎn)量2000噸，若替代PVDC、EVOH則有3萬噸的市場(chǎng)。
    （3）高溫食品向低溫食品轉(zhuǎn)型時(shí)取代PVDC膜，如火腿腸就有5萬噸的市場(chǎng)。
    （四）其它
    1、PVA干法生產(chǎn)雖已成功，但距離產(chǎn)業(yè)化規(guī)模市場(chǎng)開發(fā)還有一定的差距，因此進(jìn)行全面的細(xì)致的開發(fā)是必要的，首先應(yīng)有針對(duì)性的開發(fā)應(yīng)用，尤其是多層共擠熱 收縮膜上的應(yīng)用反復(fù)摸索調(diào)整加工性能，調(diào)整阻隔性，還要做大量工作。其次，針對(duì)多層共擠膜也應(yīng)進(jìn)行批量實(shí)驗(yàn)，取得第一手資料，并嚴(yán)格進(jìn)行品質(zhì)跟蹤、檢測(cè)， 逐步擴(kuò)大使用范圍。PVA改性樹脂逐步形成系列化、專業(yè)化、市場(chǎng)化，還需做更多工作。
    2、該項(xiàng)目若全部替代EVOH，部分替代PVDC市場(chǎng)潛力非常巨大，若能建成萬噸級(jí)規(guī)模，投資8000萬元，則產(chǎn)值45，000萬元凈利潤(rùn)7650萬元，投產(chǎn)達(dá)標(biāo)后，可以實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)率19％，利稅率30.6％。
    3、希望國(guó)家給予大力支持，并希望有識(shí)之士的企業(yè)家開發(fā)應(yīng)用。