CN103059195A - 用于食品包装的牛皮纸专用pvdc胶乳及其制法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于食品包装的牛皮纸专用PVDC胶乳及其制法和应用，该PVDC胶乳涂布的牛皮纸可用于包装花生、瓜子、核桃等食品。PVDC胶乳由包含一定量偏二氯乙烯、丙烯腈、丙烯酸丁酯和丙烯酸的混合单体、助剂、引发剂、乳化剂、含十二烷基苯磺酸钠和2A-1乳化剂的种子乳化剂制得，制得的胶乳稳定性好，在30℃、RH70%下放置24个月不破乳、无沉淀；胶乳中单体残留量更低；用其涂布的牛皮纸具有环保、可降解、可折叠，良好的热封性，防水、防潮等特点，胶乳涂布量为20g/㎡时，水蒸汽透过量≤3g/㎡24h，氧气透过量≤30g/㎡24h，偏氯乙烯单体残留量≤1ppm或未检出；热封强度可达3N/15mm。
Description
技术领域
本发明涉及一种PVDC胶乳，具体涉及一种用于花生、瓜子、核桃等食品的包装牛皮纸专用PVDC胶乳及其制法、应用，属于高分子材料领域。
背景技术
塑料薄膜因其具有韧性好、防潮性好、携带方便等特点而大量用于食品包装，但塑料薄膜不可降解，近几年废弃的塑料薄膜形成的白色污染问题已经越来越严重。牛皮纸由于其可降解、具有一定的厚度和强度，可适用于粉质物料或其他颗粒、片、块状物料的包装，但牛皮纸阻隔性、防水、防潮性差，易破损，且不能热封，使其在包装花生、瓜子等需要具有良好的防潮性、热封性的食品包装方面的应用受到局限。
为了使牛皮纸类包装材料具有一定的阻隔性和防水、防潮性，通常是在牛皮纸上涂布阻隔层。现有的阻隔层多用真空镀铝制成阻隔层，但是在生产或运输中，如果遇到折叠或者扭曲，容易造成包装材料内部的铝箔阻隔层出现针孔大小的洞，这样会降低包装容器的阻隔效果，且真空镀铝成本高。
聚偏二氯乙烯(PVDC)共聚胶乳由于PVDC高分子链结构的对称性高，规整度高，结晶度高，极性强，扩散系数小，因此具有对氧和水分的优异阻隔性。当前，高阻隔性涂布包装膜如聚偏二氯乙烯胶乳涂布包装膜已用于香烟和药品、食品的包装。本发明基于牛皮纸和PVDC胶乳的特点，提供一种可涂布于牛皮纸的PVDC胶乳，涂布PVDC胶乳的牛皮纸可降解、可折叠，具有良好的阻隔性、防水和防潮性，且能热封，可用于花生、瓜子、核桃等需要具有良好防水、防潮性的食品包装。
发明内容
本发明提供一种用于花生、瓜子、核桃等食品包装的牛皮纸专用PVDC胶乳，该PVDC胶乳使用包含一定量偏二氯乙烯、丙烯腈、丙烯酸酯和丙烯酸的混合单体、引发剂、乳化剂和种子乳化剂制得；制得的PVDC胶乳稳定性好，涂布牛皮纸后用于食品包装具有环保、可降解、可折叠等特点，防潮、阻氧、阻水效果好，还具有良好的热封性。
本发明的目的是通过以下技术方案实现：
一种牛皮纸专用PVDC胶乳，该PVDC胶乳按重量份计，由混合单体、助剂、引发剂、乳化剂和种子乳化剂制得，
其中，混合单体占55-65份，混合单体包括占混合单体重量百分比80~86%的偏二氯乙烯、占混合单体重量百分比10.1-17.0%的丙烯腈、占混合单体重量百分比2-4%的丙烯酸丁酯和占混合单体重量百分比0.2-0.5%的丙烯酸；
助剂；醋酸铵0.012-0.018份和氯化亚铁0.0004-0.0006份；
引发剂：叔丁基过氧化氢0.08-0.2份和甲醛合次硫酸氢钠0.08-0.2份；
乳化剂：仲链烷基磺酸钠0.4-0.8份和十二烷基苯磺酸钠0.4-0.8份；
种子乳化剂：十二烷基苯磺酸钠0.025-0.07份和2A-1乳化剂0.2-0.25份；其中，2A-1乳化剂为烷基二苯醚二磺酸盐。
本发明还提供一种上述PVDC胶乳的制备方法，通过种子乳液聚合法制备，具体制备步骤为：
1)原料的配制：
(1)混合单体的配制，将偏二氯乙烯、丙烯腈、丙烯酸酯和丙烯酸混合，搅拌2h，制得混合单体；
(2)乳化剂的配制，将仲链烷基磺酸钠和十二烷基苯磺酸钠加入水中制成乳化剂溶液；
(3)引发剂的配制，将叔丁基过氧化氢和甲醛合次硫酸氢钠分别加入去离子水4份中进行混合，搅拌制成引发剂溶液；
(4)种子乳化剂的配制，将所述十二烷基苯磺酸钠和2A-1乳化剂加入去离子水中进行搅拌混合制成种子乳化剂溶液。
2)种子聚合：将去离子水或软水加入反应釜，加入助剂醋酸铵、氯化亚铁，种子乳化剂，封釜，用氮气置换反应釜中的空气三次，在抽真空，吸入种子单体（3%混合单体），冷分散0.5h，升温47℃，以8kg/48h的加料速度泵入上述配制好的引发剂，控制53-57℃。当压力降至0.01-0.03MPa时，种子乳液聚合结束，得到种子胶乳。
3)乳液制备：向种子胶乳中泵入配制好的乳化剂剩余的混合单体，15小时加料完毕，当压力降至0-0.01MPa时，反应结束；加入微晶石蜡0.05份，抽真空，底阀不打开脱吸1h，温度升至70℃，保持1h，底阀微开，脱吸2h后，加入0.1MPa的水蒸汽，控制温度为65-70℃，加入pH值调节剂三乙胺或氢氧化钾调节pH值2-2.5，过滤，得到PVDC共聚乳液。
本发明进一步提供一种由上述PVDC胶乳的应用，用于涂布牛皮纸用在食品包装方面。
本发明进一步提供一种用于食品包装的牛皮纸，该牛皮纸用上述PVDC胶乳涂布。
本发明所获得的PVDC胶乳，可以采用如下的评价方法：
按照上述测试方法，所测得的乳液的性能指标如下：
固含量（%）：55-65；
表面张力（mN/m）：≤40；
粘度（mPa·s）：≤20；
pH值：2-2.5；
密度（g/cm3）：≤1.27；
本发明制得的胶乳稳定性好，在常温下放置24个月不破乳、无沉淀；微晶石蜡可回收，起到消泡作用，使胶乳中单体残留量更低；胶乳可用于涂布牛皮纸，涂布的牛皮纸可用于包装花生、瓜子等食品，具有环保、可降解、可折叠，良好的热封性，防水、防潮等特点，用于涂布牛皮纸的胶乳涂布量为20g/㎡时，水蒸汽透过量≤3g/㎡24h，氧气透过量≤30g/㎡·24h，偏氯乙烯单体残留量≤1ppm或未检出；热封强度可达3N/15mm。
附图说明
附图1为牛皮纸专用PVDC胶乳的制备工艺方框图。
具体实施方式
实施例1
牛皮纸专用PVDC胶乳，共聚体系总重量为200kg，混合单体占110kg；
偏二氯乙烯94.6kg；
丙烯腈11.11kg；
丙烯酸丁酯3.74kg；
丙烯酸0.55kg；
助剂；醋酸铵24g和氯化亚铁0.8g；
引发剂：叔丁基过氧化氢160g和甲醛合次硫酸氢钠160g；
乳化剂：仲链烷基磺酸钠800g和十二烷基苯磺酸钠800g；
种子乳化剂：十二烷基苯磺酸钠50g和2A-1乳化剂400g；
具体操作过程为：
1)原料的配制：
(1)混合单体的配制，将上述重量的偏二氯乙烯、丙烯腈、丙烯酸丁酯酯和丙烯酸混合，搅拌2h，制得混合单体；
(2)乳化剂的配制，仲链烷基磺酸钠800g和十二烷基苯磺酸钠800g加入水中制成乳化剂溶液；
(3)引发剂的配制，将叔丁基过氧化氢160g和甲醛合次硫酸氢钠160g分别加入去离子水4份中进行搅拌混合制成引发剂溶液；
(4)种子乳化剂的配制，将十二烷基苯磺酸钠50g和500g的2A-1乳化剂加入去离子水中进行搅拌混合制成种子乳化剂溶液；
2)种子聚合：将去离子水或软水加入反应釜，加入助剂、种子乳化剂，封釜，用氮气置换反应釜中的空气三次，抽真空，吸入的3%混合单体，冷分散0.5h，升温47℃，以8kg/48h的加料速度泵入上述配制好的引发剂，控制53-57℃。当压力降至0.01-0.03MPa时，种子乳液聚合结束，得到种子胶乳。
3)乳液制备：向种子胶乳中泵入配制好的乳化剂、剩余的混合单体，15小时加料完毕，当压力降至0-0.01MPa时，反应结束；加入微晶石蜡100g，抽真空，底阀不打开脱吸1h，温度升至70℃，保持1h，底阀微开，脱吸2h后，加入0.1MPa的水蒸汽，控制温度为65-70℃，加入pH值调节剂三乙胺或氢氧化钾调节pH值2.2，过滤，得到固含量为55%的PVDC共聚乳液。
制得的PVDC胶乳性能参数如下：
固含量（%）：55
表面张力（mN/m）：36
粘度（mPa·s）：15
pH值：2.2
密度（g/cm3）：1.25
实施例2
牛皮纸专用PVDC胶乳，共聚体系总重量为200kg，混合单体占120kg；
偏二氯乙烯96kg；
丙烯腈20.4kg；
丙烯酸丁酯3.36kg；
丙烯酸0.24kg；
助剂；醋酸铵30g和氯化亚铁1g；
引发剂：叔丁基过氧化氢320g和甲醛合次硫酸氢钠320g；
乳化剂：仲链烷基磺酸钠1.2kg和十二烷基苯磺酸钠1.2kg；
种子乳化剂：十二烷基苯磺酸钠90g和2A-1乳化剂460g；
具体操作过程为：
1)原料的配制：混合单体、种子乳化剂、乳化剂和引发剂的配制如实施例1。
2)种子聚合：将去离子水或软水加入反应釜，加入助剂、种子乳化剂，封釜，用氮气置换反应釜中的空气三次，抽真空，吸入3%的混合单体，冷分散0.5h，升温47℃，以8kg/48h的加料速度泵入上述配制好的引发剂，控制53-57℃。当压力降至0.01-0.03MPa时，种子乳液聚合结束，得到种子胶乳。
3)乳液制备：向种子胶乳中泵入配制好的乳化剂、剩余的混合单体，15小时加料完毕，当压力降至0-0.01MPa时，反应结束；加入微晶石蜡100g，抽真空，底阀不打开脱吸1h，温度升至70℃，保持1h，底阀微开，脱吸2h后，加入0.1MPa的水蒸汽，控制温度为65-70℃，加入pH值调节剂三乙胺调节pH值2.2，过滤，得到固含量为60%的PVDC共聚乳液。
实施例3
牛皮纸专用PVDC胶乳，共聚体系总重量为200kg，混合单体占130kg；
偏二氯乙烯106.6kg；
丙烯腈20.15kg；
丙烯酸丁酯2.6kg；
丙烯酸0.65kg；
助剂；醋酸铵36g和氯化亚铁1.2g；
引发剂：叔丁基过氧化氢400g和甲醛合次硫酸氢钠400g；
乳化剂：仲链烷基磺酸钠1.6kg和十二烷基苯磺酸钠1.6kg；
种子乳化剂：十二烷基苯磺酸钠140g和2A-1乳化剂500g；
具体操作过程为：
1)原料的配制：混合单体、种子乳化剂、乳化剂和引发剂的配制如实施例1。
2)种子聚合：将去离子水或软水加入反应釜，加入助剂、种子乳化剂，封釜，用氮气置换反应釜中的空气三次，抽真空，吸入3%的混合单体，冷分散0.5h，以8kg/48h的加料速度泵入上述配制好的引发剂，升温47℃，控制53-57℃。当压力降至0.01-0.03MPa时，种子乳液聚合结束，得到种子胶乳。
3)乳液制备：向种子胶乳中泵入配制好的乳化剂、剩余的混合单体15小时加料完毕，当压力降至0-0.01MPa时，反应结束；加入微晶石蜡100g，抽真空，底阀不打开脱吸1h，温度升至70℃，保持1h，底阀微开，脱吸2h后，加入0.1MPa的水蒸汽，控制温度为65-70℃，加入pH值调节剂氢氧化钾调节pH值2.3，过滤，得到固含量为65%的PVDC共聚乳液。
Claims (4)
1.一种牛皮纸专用PVDC胶乳，其特征在于，该PVDC胶乳按重量份计，由混合单体、助剂、引发剂、乳化剂和种子乳化剂制得，
其中，混合单体占55-65份，混合单体包括占混合单体重量百分比80~86%的偏二氯乙烯、占混合单体重量百分比10.1-17.0%的丙烯腈、占混合单体重量百分比2-4%的丙烯酸丁酯和占混合单体重量百分比0.2-0.5%的丙烯酸；
助剂；醋酸铵0.012-0.018份和氯化亚铁0.0004-0.0006份；
引发剂：叔丁基过氧化氢0.08-0.2份和甲醛合次硫酸氢钠0.08-0.2份；
乳化剂：仲链烷基磺酸钠0.4-0.8份和十二烷基苯磺酸钠0.4-0.8份；
种子乳化剂：十二烷基苯磺酸钠0.025-0.07份和2A-1乳化剂0.2-0.25份。
2.如权利要求1所述的PVDC胶乳的制备方法，其特征在于，通过种子乳液聚合法制备，具体制备步骤为：
1)料的配制：
(1)混合单体的配制，将所述偏二氯乙烯、丙烯腈、丙烯酸酯和丙烯酸混合，搅拌2h，制得混合单体；
(2)乳化剂的配制，将所述仲链烷基磺酸钠和十二烷基苯磺酸钠加入水中制成乳化剂溶液；
(3)引发剂的配制，将叔丁基过氧化氢和甲醛合次硫酸氢钠分别加入去离子水4份中进行混合，搅拌制成引发剂溶液；
(4)种子乳化剂的配制，将所述十二烷基苯磺酸钠和2A-1乳化剂加入去离子水中进行搅拌混合制成种子乳化剂溶液。
2)种子聚合：将去离子水或软水加入反应釜，加入助剂醋酸铵、氯化亚铁，种子乳化剂十二烷基苯磺酸钠和2A-1乳化剂，封釜，用氮气置换反应釜中的空气三次，抽真空，吸入种子单体、即3%的混合单体，冷分散0.5h，升温47℃，以8kg/48h的加料速度泵入上述配制好的引发剂，控制53-57℃。当压力降至0.01-0.03MPa时，种子乳液聚合结束，得到种子胶乳。
3)乳液制备：向种子胶乳中泵入配制好的乳化剂剩余的混合单体，15小时加料完毕，当压力降至0-0.01MPa时，反应结束；加入微晶石蜡0.05份，抽真空，底阀不打开脱吸1h，温度升至70℃，保持1h，底阀微开，脱吸2h后，加入0.1MPa的水蒸汽，控制温度为65-70℃，加入pH值调节剂氢氧化钾调节pH值2-2.5，过滤，得到PVDC共聚乳液。
3.一种如权利要求1所述PVDC胶乳的应用，其特征在于，PVDC胶乳用于食品包装用牛皮纸。
4.一种食品包装用牛皮纸，其特征在于，用所述PVDC胶乳涂布该牛皮纸。
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