1.Descripción general de los materiales EVOH: desde materiales químicos básicos hasta materiales de barrera de alto rendimiento
El polímero de alcohol vinílico viniletileno es un material polimérico funcional con excelentes propiedades de barrera. Se utiliza ampliamente en envases de alimentos, envases farmacéuticos, tanques de combustible de automóviles y tuberías de calefacción por suelo radiante. Su característica más importante es su permeabilidad al oxígeno extremadamente baja, por lo que se le ha denominado el "material de barrera de alto-rendimiento" en el campo de los envases de plástico.
A diferencia de los plásticos comunes como el polietileno (PE) y el polipropileno (PP), el EVOH no se polimeriza directamente a partir de un solo material, sino que se produce mediante una reacción química de varios-pasos. Sus principales materias primas provienen de la cadena de la industria petroquímica, siendo sus materiales principales el etileno y el acetato de vinilo (VA).
En términos de cadena industrial, EVOH pertenece a los campos de la química fina y de los polímeros de alto rendimiento. El upstream depende del suministro de materias primas petroquímicas y el midstream produce resina EVOH mediante polimerización, alcoholización y otros procesos. Procesamiento posterior en películas, láminas, tuberías y materiales de embalaje compuestos.
2. Materias primas principales de EVOH: etileno y acetato de vinilo.
La principal materia prima de EVOH es el copolímero de etileno y acetato de vinilo (EVA). La ruta de producción es la siguiente:
Etileno → Copolímero de acetato de etileno (EVA) → Copolímero de alcohol vinílico de etileno (EVOH)
(1) etileno
El etileno es una de las materias primas químicas básicas más importantes del mundo y el material monómero más importante en la industria del plástico.
El etileno proviene principalmente de:
craqueo de nafta
craqueo de etano;
Tecnología de olefinas de carbón.
Después de reacciones químicas, el etileno se puede utilizar en la producción de diversos materiales poliméricos, como:
polietileno (PE);
Materiales relacionados con el PVC;
EVA;
EVOH y cols.
Durante la producción de EVOH, el etileno proporciona la estructura de etileno en la cadena del polímero, dando al material flexibilidad, procesabilidad y resistencia a la humedad.
El contenido de etileno también es un indicador importante del rendimiento del EVOH. En general:
Bajo contenido de etileno → alto rendimiento de barrera al oxígeno, pero poca resistencia a la humedad;
Alto contenido de etileno → mejora la flexibilidad, mejora el rendimiento del procesamiento, pero reduce el rendimiento de la barrera.
Por lo tanto, diferentes campos de aplicación elegirán diferentes grados de EVOH con proporciones de etileno.
(2) acetato de vinilo
El acetato de etileno es otra materia prima clave para la producción de alcohol vinílico.
El acetato de vinilo se compone principalmente de:
Etileno;
ácido acético;
Oxígeno
preparado por reacción catalítica.
El acetato de etileno primero se copolimeriza con etileno para formar:
Acetato de vinilo etileno
Luego se alcoholiza EVA para convertir los grupos de ácido acético en estructuras hidroxilo, lo que da como resultado:
Copolímero de etileno y alcohol vinílico
Entre ellos, la estructura del alcohol etileno es la clave de las altas propiedades de barrera del EVOH.
3. Proceso de producción de EVOH: del EVA a las resinas barrera de alto rendimiento
El alcohol vinílico y el alcohol vinílico no se pueden polimerizar directamente porque el alcohol vinílico en sí es demasiado inestable para la polimerización industrial directa. Por tanto, la producción industrial sigue un camino indirecto.
Todo el proceso de producción consta de tres pasos principales:
Fase 1: Copolimerización de etileno con copolimerización de acetato de vinilo.
Primero, el etileno y el acetato de vinilo se copolimerizan para formar resina EVA.
Esta fase determina:
Estructura molecular;
Relación de etileno;
Rendimiento posterior del producto.
Segunda etapa: reacción de alcohólisis.
Las unidades de acetato de vinilo en EVA se convierten en unidades de alcohol vinílico mediante alcoholólisis.
Comprensión sencilla:
Acetato de vinilo → → Estructura del alcohol vinílico
Cuanto mayor sea la solubilidad del alcohol, mayor será la proporción de grupos hidroxilo en EVOH y mejor será el rendimiento de barrera al oxígeno del material.
Fase III: Procesamiento de granulación
Después de la degradación del alcohol, el EVOH pasa por:
Limpieza;
Seco;
extrusión por fusión
Corte de partículas;
Finalmente, se forman partículas de resina EVOH.
Estas partículas de resina se revenden a empresas cinematográficas y se procesan para obtener productos finales mediante soplado, fundición y coextrusión multi-capa.
¿Cómo afecta la estructura de la materia prima al rendimiento de EVOH?
El rendimiento del EVOH está estrechamente relacionado con la proporción de materias primas y el indicador más importante es el contenido de etileno.
El contenido de etileno suele oscilar entre el 20 % y el 50 %, y diferentes proporciones dan lugar a diferentes propiedades.
EVOH de bajo contenido en etileno
Características:
Rendimiento de barrera de oxígeno ultra-fuerte;
Alta transparencia;
Adecuado para embalajes de alta demanda.
Solicitud:
Película de alta barrera alimentaria;
Envasado de medicamentos;
Materiales de embalaje de precisión.
Debilidades:
Fuerte higroscopicidad;
El procesamiento es relativamente difícil.
EVOH alto en etileno
Características:
Mejor flexibilidad;
Ventana de procesamiento más amplia;
Mejorar la resistencia a la humedad.
Solicitud:
Sistemas de combustible para automóviles;
Embalajes industriales;
Capa de barrera de oxígeno para tuberías.
Debilidades:
El rendimiento de la barrera de oxígeno disminuyó.
Por lo tanto, las empresas de producción de EVOH necesitan ajustar la proporción de etileno según la demanda del mercado y desarrollar diferentes grados de productos.
