Технический обзор EVOH (сополимера этиленвинилового спирта)

1. Общий обзор

EVOH (сополимер этиленвинилового спирта) - кристаллический полимер, получаемый в результате сополимеризации этилена и винилового спирта. Он признан одной из трех основных высокобарьерных смол в мире (наряду с PVDC и полиамидом). Он производится путем омыления или частичного омыления сополимера этилена с винилацетатом (EVA) и может рассматриваться как модифицированная форма поливинилового спирта. Содержание этилена в нем обычно колеблется от 20% до 45% молярного содержания, а винилового спирта - от 60% до 80%.

Ключевая молекулярная характеристика

Молекулярные цепи EVOH содержат гидроксильные группы (-OH), которые образуют плотную структуру за счет водородных связей.

● Содержание этилена обычно колеблется от 20 до 45 молярных процентов.

● С увеличением содержания этилена снижаются газозащитные свойства, но улучшаются влагостойкость и технологичность.

2. Основные технические свойства и преимущества

Категория недвижимости	Техническое описание	Особые преимущества
Превосходный газовый барьер	Газонепроницаемость в 10 раз выше, чем у PVDC, в ~100 раз выше, чем у PA, и в ~10 000 раз выше, чем у PP/PE	Эффективно предотвращает попадание кислорода, сохраняет вкус и качество пищевых продуктов; эффективно удерживает co₂ или n₂ в упаковке, продуваемой газом.
Устойчивость к маслам и растворителям	Чрезвычайно высокая стойкость к большинству органических растворителей и масел	Нулевой прирост веса после 1 года погружения в циклогексан, ксилол, петролейный эфир, бензол и ацетон при температуре 68°F
Механические свойства	Высокая механическая прочность, эластичность и твердость поверхности	Типичный предел прочности при растяжении при разрыве: приблизительно 44-49 МПа
Оптические свойства	Высокий глянец, низкая матовость, высокая прозрачность	Пленки обладают превосходной оптической прозрачностью
Термическая стабильность	Самая высокая термостойкость среди всех коммерческих высокобарьерных смол	Отходы переработки пригодны для вторичной переработки; при повторном измельчении может содержаться более 20% EVOH
Экологичность	Не содержит пластификаторов; при горении не образуются диоксины	Соответствует стандартам FDA и ЕС по контакту с пищевыми продуктами; безопасен для прямого контакта с пищевыми продуктами / фармацевтическими препаратами

3. Типичные диапазоны свойств

Собственность	Типичный диапазон значений	Записи
Плотность	1,13 – 1,21 г/см3	Обычно 1,15-1,19 г/см3
Индекс расплавления	0,7 – 20 г/10 мин	При температуре 190°C/2,16кг
Содержание этилена	20 – 45 моль%	Общий диапазон: 38-44%; 32% - типичная точка равновесия
Температура плавления	158 – 190°C	Обычно 160-168°C
предел прочности	44 – 49 МПа	Качество пленки
Относительное удлинение при разрыве	320 – 340%	Качество пленки
Скорость передачи кислорода	0,6 см3/(м2·24ч·0,1МПа)	Измеряется в многослойных структурах
Скорость пропускания водяного пара	2,0 г/(м2·24 часа)	Измеряется в многослойных структурах

4. Рекомендации по обработке

4.1 Основные методы обработки

Существует три основных способа применения EVOH в качестве барьерного слоя в многослойных конструкциях:

Соэкструзия: Комбинирование EVOH с полиолефинами или полиамидом для формирования многослойных структур

Ламинирование пленки: Нанесение пленки EVOH на другие подложки или покрытие другими материалами

Прямое нанесение покрытия: Использование смолы EVOH в качестве покрытия для различных подложек или однослойных контейнеров

4.2 Особенности конструкции экструзионного шнека EVOH

EVOH - это полукристаллический термопластик с высокой вязкостью расплава и узким диапазоном плавления. При обработке требуется особое внимание:

Конструктивный параметр	Рекомендуемый диапазон	Записи
Диаметр винта	Меньший диаметр предпочтителен для данной производительности	Сокращает время термического воздействия, увеличивает расход материала, улучшает самоочищение
Соотношение L/D	24-30:1, обычно 24-26:1	Слишком короткая длина может привести к плохой пластификации и задержке воздуха
Степень сжатия	3-4:1, обычно 3:1
Длина подающей секции	8-9D	Регулировка в зависимости от содержания этилена
Длина компрессионной секции	6-10D
Длина измерительной секции	8-13D

4.3 Меры предосторожности при обработке

● Для предотвращения образования "геля" и обугливания винты должны иметь цельнокрайнюю конструкцию и быть покрыты хромом

● EVOH чувствителен к сдвигу; соответствующее увеличение скорости вращения шнека помогает снизить вязкость для лучшего сочетания с другими смолами.

● Следует строго контролировать температуру обработки, чтобы избежать застоя расплава

5. Подробные области применения в разбивке по отраслям

Промышленный сектор	Основные области применения	Используемые ключевые свойства
Упаковка для пищевых продуктов	• Асептическая упаковка: Картонная упаковка для жидких пищевых продуктов • Пакеты для горячего наполнения и реторты: Устойчивы к высокотемпературной стерилизации • Упаковка свежести: Мясо, морепродукты, молочные продукты, соки • Упаковка для приправ: Острые приправы, растительное масло • Упаковка для кофе/чая: сохраняет аромат	Кислородный барьер, сохранение аромата, длительный срок хранения, устойчивость к высоким температурам
Упаковка для непищевых товаров	• Бытовая химия: Косметика, зубная паста • Мелкодисперсная химия: пестициды, покрытия, органические тоники • Фармацевтическая упаковка: Лекарства, товары для здоровья • Упаковка для опасных грузов: ксилол, бензол	Устойчивость к органическим растворителям, предотвращение утечек, безопасность, нетоксичность
Автомобильная промышленность	• Многослойные пластиковые топливные баки: 6-слойные конструкции, EVOH ~3% • Топливопроводы: Изготовлены из нейлона 12	Устойчивость к проникновению топлива, малый вес, гибкость конструкции
Барьерные трубы/НКТ	• Слои кислородного барьера для теплых полов: Предотвращают коррозию металла • Трубы системы отопления: Подавляет рост водорослей/бактерий	Кислородный барьер, устойчивость к атмосферным воздействиям
Другие секторы	• Сельское хозяйство: Пленки для фумигации почвы • Медицинские материалы: Эмболия, селективно проницаемые мембраны • Текстиль: Функциональная одежда • Модификация полимера: Модификатор смолы	Универсальность, высокая производительность

6. Последние технологические разработки и тенденции

6.1 Повышение влагостойкости

Mitsubishi Chemical разработала Soarnol™ RB7205B, а компания Kuraray разработала серию KURARISTER™, предназначенную для применения в ретортных пленках. Они эффективно устраняют расслаивание и отбеливание во время ретортирования, при этом барьерные свойства восстанавливаются в течение 3-7 дней.

6.2 EVOH на биологической основе

Mitsubishi Chemical представила Soarnol™ PB7104B, содержащий более 25% компонентов на биологической основе.

6.3 Решения, пригодные для вторичной переработки

Компания Mitsubishi Chemical разработала средство для вторичной переработки Soaresin™, улучшающее совместимость полиолефинов и EVOH для облегчения переработки упаковочных материалов.

Компания Kuraray разработала EVAL™ Серия XEP, предназначенная для вторичной переработки.

6.4 Специализированные классы

Разработка марок с содержанием этилена 27%, 29%, 44% и т.д., адаптированных для конкретных применений.

Компания Kuraray предлагает 7 серий EVAL™ (M, L, F и т.д.) для применения в автомобилестроении, термоформовании, производстве труб и пленок.

7. Важные соображения

7.1 Чувствительность к влажности

EVOH гидрофилен и гигроскопичен. Когда он впитывает влагу, это влияет на его газозащитные свойства. Поэтому EVOH обычно комбинируют с влагозащитными смолами, такими как полиолефины (PE/PP), располагая слой EVOH в середине многослойной структуры.

7.2 Термическая стабильность обработки

Несмотря на высокую термическую стабильность EVOH, следует избегать застоя расплава во время обработки. Застой может привести к дегидратации молекул, образованию двойных связей, сшивке, что приведет к образованию "гелей" или даже карбонизации.

7.3 Совместимость с другими смолами

Несовместим с полиолефинами (ПЭ, ПП): Для склеивания требуется связующий слой (клейкая смола).

Хорошая совместимость с PA6: Может использоваться для создания смесей.

Ограниченная совместимость с PBAT: Механические свойства могут ухудшаться при высокой нагрузке EVOH.

Предыдущие: Технический обзор EAA (Сополимера этиленакриловой кислоты)

Далее: Обзор применения частиц ЭВА (этиленвинилацетата)