嫁接的基本调查关于屏障属性PVOH层

文摘

当前的工作重点是基本调查有关嫁接的屏障性质PVOH层产生的传输方法。层(或论文)用于不同实验生产和嫁接过程中这项工作。与不同类型的论文PVOH(不同Mowiol类型)是由涂层。实验使用不同的参数(温度、反应时间、浓度)进行使用的传输方法。接触角测量和柯布₆₀测量进行了嫁接和未经处理的PVOH层。此外,水蒸气PVOH层的传输速率决定。这项工作的结果表明chromatogeny或chromatogenic化学的方法提高了嫁接的水蒸气屏障性质PVOH层巨大。

1。介绍

这些基本调查有关的屏障特性嫁接PVOH(聚乙烯醇)和EVOH(乙烯乙烯醇共聚物)层的目的是促进创新的设计和开发环保、低基质、灵活的纸张包装来自可再生资源,所以减少包装行业的依赖障碍电影来自石油。

本研究的技术挑战是开发一个灵活的纸与多层结构屏障属性(与水、油脂、氧气、水蒸气和香味)与未经处理的塑料薄膜(媒介障碍)或塑料薄膜(高屏障)治疗。

本工作的重点是化学方法称为chromatogenic化学。因此,实验方法是用于这项工作:转移的方法。

转移方法嫁接的方法探讨屏障性质PVOH层。它将表明,脂肪酸氯化物承诺试剂对这种反应。重点也将决定这个嫁接的动力学过程和温度的影响以及脂肪酸的酯化氯化物的浓度。

因此,这项工作的目的是研究材料或纸涂上PVOH EVOH的疏水特性的过程。一个工具来实现这一目标是实验设计。

无论材料用于制造包装,总有一个渴望更高的障碍以较低的成本和较低的环境影响。纸和纸板生产来自可再生资源。这些底物结合knowledge-led屏障的设计策略代表非常有前途的材料为未来包装的概念。

当前依赖复合材料(复合)铝箔等包装材料和高分子复合材料必将有罚款与内联流程可以显著降低,使生产monomaterial障碍。此外,可以大大降低对环境的影响利用可再生材料来生成所需的属性。这种材料减少对石油的依赖包装材料并导致repulpable,可回收,可降解产品。关于包装材料的屏障性能,临界物质可以渗透到包装和降低食物的质量周围的空气中水蒸气和氧气。

水蒸气经过包装和食品通过氢键结合可逆。可以获得良好的屏障性能对氧气的多层结构合成聚合物包括共聚物EVOH或聚偏二氯乙烯聚偏二氯乙烯)过程(。另外,优秀的屏障属性可以通过无机化合物的沉积的层。然而,这些表面的修改需要复杂的技术过程(真空沉积、等离子体)和昂贵的材料。此外,所涉及的聚合物结构不能生物降解,不能轻易回收(1- - - - - -3]。

来自文献的证据表明,有可能产生屏障材料可再生资源在短期到中期时标,提供足够的研究是进行开发产品过程和适应他们的需求。然而,两个重大挑战需要克服,使成功实现(4,5]。(我)大多数生物聚合物亲水性和失去他们所有的屏障属性当暴露于水或高湿度。(2)氧气和水蒸气障碍程度的生物聚合物仍然是一个订单低于塑料薄膜的障碍。一个创新的表面处理方法(传输方法)将被开发来克服这些缺点,促进生产的一种高的围栏灵活。无溶剂化学接枝过程(6),使天然脂肪酸的共价接枝到表面的羟基层,将用于传授强烈的疏水性能。

2。材料和方法

2.1。化学物质

棕榈酰氯(C16)、硬脂酰氯(C18)和石油醚(沸腾范围100 - 140°C)是购自德国默克公司(达姆施塔特,德国)和TCI GmbH(德国的埃施博恩)。不同的聚乙烯醇类型(Poval 505, Mowiol 4 - 88, Mowiol 4 - 98和Mowiol 28 - 99)和一个乙烯乙烯醇共聚物(Exceval AQ4104)请仓敷聚酯纤维提供了欧洲GmbH(德国法兰克福/主要)。

2.2。实验室设备/材料

绘画纸滤纸2号(绘画纸GmbH, Dassel,德国)用作纤维素底物和鳞状细胞癌(大小的涂蜡光)纸是用作涂层衬底。烤箱调节气流和温度是用于传输方法。

2.3。传输方法

传输性能的方法研究了柏辽兹(7在绘画纸纸2号。结果表明:试剂的扩散传输机制是非常重要的方法。基于这些测试,转移方法进一步发展。这包括嫁接到基板的材料是通过气体扩散的脂肪酸氯涂布纸(1]。

一般来说,反应方程chromatogenic化学如图1。

总反应由反应物和产品方面。反应物R-OH,一种聚乙烯醇,和R′COOX氯化类型的脂肪酸。有两个产品。ROOCR′提出了总体结构酯的疏水性和chromatogenic化学具有重要意义。此外,HX代表一个氢卤化物(如氯化氢)用于本研究。它是唯一在移植过程中天然气发展。

chromatogeny的过程,因此转让的过程方法现在被描述。试剂应用于液态,精细分散表面上的多孔材料(纸):然后受到热,惰性气体流影响的反应。liquid-vapour均衡的存在使分散的试剂,由于气流,adsorption-desorption的多孔材料的内部机制。气体流动气相分子的移动,造成位移的化学平衡。

这导致试剂的扩散到固体基质的内部。在这个过程的扩散、嫁接。试剂吸附到基片的表面反应和羟基。删除生成的副产品气体流量,避免任何可能的降解的底物(1,8]。

传输方法进行如下。制备的样品,测试后开始通过涂层SCC的论文。100的叶片μm湿膜厚度用于存款大约7.5毫升(15 g / m²应用重量)PVOH类型的(浓度= 15%)9在纸上)。唯一的例外是Mowiol 28 - 99有不同的粘度比Mowiol 4 - 88和Mowiol 4 - 98,因此Mowiol 28 - 99的浓度是5%9]。涂布纸然后放进烤箱在150°C PVOH 6分钟晾干。这是第一个传输方法的一部分。

从第二步开始前转移方法,解决脂肪酸氯和石油醚不得不做好准备(石油醚氯化脂肪酸2%,98%)。

第二步是“主要”转移实验的过程。这个过程描述如下。(1)浸泡的绘画纸纸解决氯化脂肪酸(2%)和石油醚(98%)。(2)经过短暂的干燥时间,浸纸放在涂PVOH层或涂层EVOH层。(3)(一)把“两个“论文烤箱开始化学接枝过程(b)烤箱的温度和加热时间是预先设置的帮助下视觉XSel实验设计。(4)步骤(3)完成过程和“完成论文”(后接枝过程)有一个疏水表面。

3所示。结果与讨论

3.1。传输方法的结果

传输方法的结果由图从视觉获得XSel 11.0分析PLS(偏最小平方)和Microsoft Excel。他们也显示不同参数之间的关系和3 d图,三个参数被合并到一个图表(10]。

图2与特定的曲线显示了一个3 d图FA C16和Mowiol 28 - 99作为PVOH类型。意义的水平和确定系数这意味着36%的未定义的统计分布仍然存在。这些值非常满意这种模式,因为测量经常分散或关联。这种分散的测量值传输方法应该允许调整的参数来获得期望的结果。一个强调这一数字2只代表了这种类型的FA PVOH和不是所有FA PVOH类型。然而,为了看到柯布上的传输方法的一般影响₆₀,这个数字也代表其他FA和PVOH类型。

不同的参数在以下方式:(我) 设在:温度(°C),(2) 设在:柯布₆₀(g / m²),(3) 设在:时间(分钟)。

蓝颜色的地区——柯布₆₀值从0到大约6克/ m²(传说中的解释)。一般来说,设在价值从10 0 g / m²而上的值设在从100增加到165°C。结果表明,时间对科布有很大影响₆₀价值。从这张图是完全清楚,传输方法大多收益率柯布₆₀值小于6克/ m²,而未经处理的层或论文柯布₆₀值约20 g / m²。这些差异之间的嫁接和未经处理的论文也可以看到在图5。

可以看到另一个事实是,科布的最佳值₆₀被发现为C16 PVOH FA和Mowiol 28 - 99。例如,在6分钟和150°C柯布₆₀值接近0 g / m²。

这样做阅读的测量值可以为整个图,然后可能找到特定的柯布₆₀每个温度结合时间值。的帮助下,这个数字很可能说传输方法有一个很好的影响表面的纸因为嫁接的吸水纸几乎是零。

图3显示了一个3 d图形和C16 PVOH FA和Mowiol 28 - 99。从本质上讲,原则的意义和确定系数是一样的人物2。

三轴:(我) 设在:温度(°C),(2) 设在:接触角(°),(3) 设在:时间(分钟)。整体上升的曲线从近96°到大约109°是可见的。接触角上升的温度区间从90°C到大约150°C。可以观察到150°C以上略有下降。为了解释曲线的形状,这最大程度还不足以得出一般结论。下降可以推断的蒸发和分解试剂。

可以看出,颜色红色和紫色占主导地位。因此,大多数的这种类型的FA的接触角值和PVOH高于100°。数据5和6显示治疗之间的比较和接枝PVOH层和传输方法的效果。

它可以表示,转让方法有一个很大的影响的表面的性质PVOH层。测量值都是> 90°意味着纸张的表面疏水性能(11]。

图4概述接触角结果的传输方法。接触角的正是一种材料的表面性质。所以在这种情况下它是一种表示是否亲水或疏水表面。结果在图4是测量的平均值。一般来说,所有值都高于90°,表明该材料具有疏水性的性格。蓝色的酒吧代表不同PVOH层嫁接C16和红色的列显示不同PVOH层与C18嫁接。可以观察到的一个方面是,Mowiol 28 - 99最高C16和C18接触角值。考虑,例如,红色列的课程从505年Poval Mowiol 28 - 99,一个常数增加接触角度观察。原因观察可以发现通过观察分子质量,水解度,粘度的不同PVOH类型。随着水解度增加,酯化的密度也增加。此外,另一个重要方面是,分子质量增加而增加粘度。因此,水解度越高,粘度越高,接触角越大。

3.1.1。科布的结果₆₀测量

科布的₆₀标准(测量进行了概述12]。通过比较选择测量治疗和嫁接PVOH层可以观察到柯布₆₀(g / m²)是影响移植的过程。嫁接论文柯布要低得多₆₀值比未经处理的文件。关于一个Mowiol类型,例如Mowiol 28 - 99,未经处理的层的测量值是18 g / m²。这个值远高于测量接枝层(0.3 g / m²)。这种效果的原因在前面已经解释过了,也可以看到在图2。在这一节中给出的结果将有利于理解结果的3 d图形和测量值的概述。

3.1.2。接触角测量的结果

本节比较了未经处理的接触角测量和嫁接PVOH层,所以再次强调传输方法的效果。

一般来说,所有的接触角为嫁接PVOH层90°以上这意味着层或论文有一个疏水表面。疏水性的影响,在图中也可以看到3。相比之下,未经处理的PVOH层接触角小于90°。这意味着,未经处理的论文是亲水的表面。详细的影响传输方法可以被考虑Mowiol 28 - 99。未经处理的层的接触角大约72.3°这意味着材料的表面是亲水的。表面接枝PVOH层疏水,因为他们有一个接触角约106.1°。

总之,结果表明,传输方法影响PVOH层而且水解度越高越高接触角。因此,层表面的疏水性。

它可以指出,接触角的测量是另一种方法来验证传输方法和显示其突出的效果。

3.1.3。水蒸气的测量结果

水蒸气的测量进行了在85%的相对湿度和温度23°C (13]。图7演示了PVOH和EVOH层的影响所产生的水蒸气的嫁接过程传输速率(WVTR)或渗透在g / (d·m²)。考虑到WVTR未经处理的Mowiol 4 - 98,大约是312 g / (d·m²)和接枝处理后渗透49 g / (dm²)。所以未经处理的区别和嫁接Mowiol 4 - 98就是263 g / (dm²),因此,植入材料的疏水特性是证实。与其他测量可以获得相同的结果EVOH层。所以总的来说,方法可以确定转移的影响。另一个相关的和有趣的方面是WVTR Mowiol 4 - 98减少大约6倍的WVTR EVOH减少只有大约4倍。这可以解释这一事实EVOH初始WVTR由于较低的非极性部分乙烯聚合物。

4所示。结论

这项工作的目的是研究嫁接的屏障性质PVOH层。这包括实验提高防水层PVOH层主要有亲水属性的函数。为了实现疏水性,传输方法研究了使用不同的参数(如温度和反应时间)。验证的结果chromatogenic化学、各种测量了(柯布₆₀决心、接触角测量和水汽传输速率)选定的样本。

转移方法体现了chromatogenic化学,因为纸的表面涂有PVOH变成疏水性。

方法,结合接触角的测量,显示,增加了接触角温度也会增加。也就是说,随着水解度的增加所以也接触角。

科布₆₀测量也。科布的₆₀值降低,当温度和在某些情况下烤箱的处理时间,增加。

所有的结果表明,随着水解度的增加所以也酯化密度。因此,传输方法的影响是容易观察。

科布的₆₀、接触角和水汽传输速率数据总结。比较治疗和移植PVOH层。在这工作的重点是测量柯布₆₀和接触角量化后的疏水性PVOH层移植过程。

总之,这项工作的结果表明chromatogeny或chromatogenic化学的方法提高嫁接的水蒸气屏障性质PVOH层巨大。实验设计之前测量非常有助于拥有一个结构良好的实验过程。它还使实验的数量的减少而不丧失解释结果的能力。总之它可以表示,接枝PVOH层显示预期的效果的疏水性,这些层的屏障性质的基本调查已成功执行。

符号

C16/18:	16/18的碳原子
EVOH:	乙烯乙烯醇
费尔南多-阿隆索:	脂肪酸氯
请:	偏最小二乘法
PVOH:	聚乙烯醇
WVTR:	每天水汽传输速率、克和平方米(g / (dm²)]。

作者的贡献

马库斯·施密德和安德烈亚斯奔驰了同样的工作。

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