乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)及其應用的簡介
2025-01-07
乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)是由摩爾分數為20%~40%的乙烯及60%~80%的乙烯醇組成,其具有聚乙烯的可加工性和聚乙烯醇(PVA)的阻氣性,是一種加工性能良好和氣體高阻隔性能的新型高分子材料。EVOH與聚偏二氯乙烯(PVDC)和聚酰胺(PA)并稱為三大阻隔樹脂。 EVOH共聚物的生產工藝與PVA相似,可以看成PVA的改性物。制備過程包括聚合和醇解,首先通過共聚反應生成乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA),然后對EVA進行醇解反應,將其中的醋酸酯基轉化為羥基,從而得到EVOH共聚物。EVOH是無法由乙烯和乙烯醇直接共聚得到,因為乙烯醇極易異構成乙醛。從EVOH的結構和合成工藝來看,乙烯提供了良好的加工性能,羥基部分賦予EVOH卓越的阻隔性能,使其成為一種高性能的包裝材料。此外,羥基具有極性,使得空氣中非極性的O2很難透過;其鏈中的乙烯醇鏈段也為極性,因此其對非極性溶劑也具有良好的阻隔性能,而分子鏈中非極性的乙烯部分又可以提高其對水等極性溶劑的阻隔性能。EVOH的阻氧性是同類常用產品PE(聚乙烯)的一萬倍,能夠有效地阻止氧氣、二氧化碳等氣體的滲透,其阻氣性比PA(聚酰胺)高100倍,比PE、PP(聚丙烯)高10,000倍。? 20世紀50年代,美國杜邦公司通過乙烯與醋酸乙烯共聚、醇解制得EVOH。1972年,日本可樂麗公司將EVOH成功地實現了工業化。目前全球僅有幾家公司生產EVOH樹脂,國內暫沒有工業化的企業,只有川維化工是大陸首家較為接近EVOH工業化生產的企業。 近年來,隨著食品、化妝品、醫藥和電子等行業的快速發展,對高阻隔性材料的需求日益旺盛。未來,隨著全球對可持續發展及環保包裝材料需求的日益增長,高阻隔性EVOH共聚物符合無毒、污染小、能耗低、成本低、易處理、可回收等綠色材料的要求,其市場前景無疑將更加廣闊。預計至2028年,全球EVOH樹脂市場規模將會達到88.76億元,預測期間內將達到3.86%的年均復合增長率。 雖然EVOH存在易吸濕、熱封性能較差等缺點,但通過改性,既可以提高其阻隔性能,也可以提高薄膜的熱封性能,甚至可以使其具有選擇性透過性能,廣泛應用于多個領域。在包裝材料領域,EVOH常用于飲料、奶制品、果汁、肉制品等多種食品的包裝,能夠在無防腐劑添加的情況下延長食物的保質期和保香期,食物包裝需求約占EVOH共聚物需求總量的80%以上。另外,還可用于化學品、化妝品、醫藥用品等非食品的包裝。 在汽車用結構材料方面,多層共擠技術將EVOH與高密度聚乙烯(HDPE)共混,可制造汽車油箱或內襯、空調設備構件,其制造的郵箱抗燃油滲透能力突出,可減少汽油或氟里昂的滲漏,同時HDPE/EVOH油箱與金屬油箱相比更輕、更經濟。另外,可使用尼龍12作為基礎材料,再加入氟碳樹脂或EVOH為襯層,可大幅提升對多層燃油管的阻隔性能。 在管道材料方面,EVOH可用于建筑領域的供暖管道材料,市場上多層結構的阻氧管需要通過添加EVOH作為阻氧層,防止供暖系統內的金屬部分腐蝕生銹,延長使用壽命。另外,在城市集中供暖系統使用的絕熱管材中,也可以通過增加EVOH樹脂層,來減少PUR泡沫層受氧氣滲入而影響絕熱性能。 在其他方面,EVOH樹脂適用于各種纖維織物的熱熔粘合和涂層,用于服裝制造;在醫藥耗材中可用于制造作栓塞、選擇性滲透膜、中空纖維膜等。