[00314719]食品包装材料用新型聚偏氯乙烯共聚树脂开发

聚偏氯乙烯共聚树脂(PVDC)是偏氯乙烯(VDC)与共聚单体共聚获得的聚合物，是全球公认的最具优异阻隔性的高分子材料，广泛用于高阻氧、高阻水蒸气的食品包装等领域。该项目采用悬浮聚合方法，通过聚合工艺和配方创新设计，结合共聚单体组成与共聚物组成的关联，建立共聚组成控制方法；通过研究分散体系组成等对VDC液滴和树脂颗粒特性的影响，确定树脂颗粒结构控制的主要方法；考察聚合体系组成和工艺条件对分子结构和颗粒结构的影响，验证共聚物组成和颗粒形态控制策略；建立相似放大的聚合冷模装置，确定工业试验釜上合成树脂的搅拌条件；对分子结构、颗粒结构、结晶性和膜加工性进行全面评价，获得稳定工业化聚合工艺，开发出国内首套单釜年产能达到3300吨的食品包装材料用新型PVDC共聚树脂工业化成果。该项目拥有发明专利4项，创新点如下：以VDC、共聚单体(MA)为主要原料，选择食品级聚合助剂，形成独特的聚合配方体系，开发出满足食品包装材料用PVDC共聚树脂(专利ZL200910098692.7；ZL201310301576.7)。开发的变温控速工艺，解决了PVDC共聚物分子量低、颜色差等问题；通过变转速聚合，解决了PVDC树脂粒径分布不均、易团聚等问题；通过逐级聚合搅拌规律研究，建立了VDC-MA共聚树脂合成放大方法，解决了PVDC聚合釜工业化放大带来的搅拌效果差、易发生爆聚的问题(专利ZL200910098693.1；ZL201310304475.5)。开发的共聚树脂单体脱除技术，有效减少单体残留，满足食品包装材料的要求。相关技术经浙江省科技信息研究院(国家一级科技查新单位)国内外技术查新表明"国内外聚偏二氯乙烯的相关文献中未见涉及"。经浙江省化工产品质量检测站有限公司检测，共聚树脂性能达到Q/JHGS203-2013企业标准要求；经客户加工应用，加工过程稳定，制得的膜材料表面光滑，达到高阻隔复合膜加工应用要求；共聚树脂经五层共挤制得膜材料经国家包装产品质量监督检验中心(济南)测试，符合食品包装GB/T28117-2011标准；卫生性能指标通过通标标准技术服务(上海)有限公司SGS测试，达到美国FDA法规使用要求，并通过NSF国际测试，获得FDA和欧盟许可证书，膜性能达到国外同类产品水平。近三年实现销售收入7.6亿元，获利润0.96亿元，实现税收0.35亿元；经中国石油和化学工业联合会组织科学技术成果鉴定，鉴定委员会认为"该成果具有创新性，打破国外技术垄断，整体技术达到国际先进水平。"，具有较好的经济和社会效益。研究背景：聚偏氯乙烯(PVDC)是一种偏氯乙烯(VDC)聚合而获得的均聚物或与改性单体共聚合而获得的共聚物，因其对气体、水蒸汽、油和异味具有极好的阻隔性，被广泛应用于食品包装。另外，随着中国经济的高速发展，市场对PVDC的需求逐年增加，中国PVDC产品加工量从1995年的1120吨上升到2014年的2.39万吨，需求增长迅速，因此研制开发食品包装材料用新型PVDC共聚树脂产品就显得尤为重要。食品包装材料用新型PVDC共聚树脂的制备难度大，技术含量高，被美国DOW化学、日本旭化成与吴羽等少数几个国外跨国公司掌握。上述几个跨国公司为获取高额的利润，一度将共聚树脂制备成多层共挤膜的形式对中国进行销售，对中国进行长期的技术和树脂产品销售封锁，严重制约了中国食品包装材料行业的发展。近年来，随着全民对食品安全意识的提高，伴随国外成熟加工设备的引进和国内加工技术的进步，国内对冷鲜食品包装用的多层共挤食品包装薄膜的需求呈快速增长。因此，开发生产食品包装材料用新型PVDC共聚树脂具有广阔的市场前景，同时打破国外技术和产品的垄断，提高人民的生活品质，具有较好的经济效益和社会效益。浙江巨化股份有限公司经过20多年的开拓，采用悬浮聚合法制备出肠衣膜用VDC-VC共聚树脂，实现肠衣膜用PVDC共聚树脂国产化。该项目以上述制备技术为基础，结合制备工艺特点，自2009年起由电化厂自主立项开发，与巨化集团技术中心联合攻关进行食品包装材料用新型PVDC共聚树脂技术开发，经100L、500L的中试研究和3m<"3>和10m<"3>的放大优化以及30m<"3>、70m<"3>的工业化实验，并通过树脂制备多层共挤膜的绿色配方和加工工艺研究和反馈，形成具有自主知识产权的整套工业化聚合工艺，获得授权专利4项，经鉴定整体技术达到国际先进水平，树脂产品获得下游客户的认可，于2012年实现产业化建设，形成国内首套单釜生产能力达到3300t的2.8万t/a的生产规模，并实现连续生产4年，近三年获得销售收入7.6亿元。具有技术创新内容：该项目采用悬浮聚合方法，通过聚合工艺和配方创新设计，开发出国内首套食品包装材料用新型聚偏氯乙烯共聚树脂工业化成果。主要科技创新如下：以偏氯乙烯(VDC)、共聚单体(MA)为主要原料,选择食品级聚合助剂，形成独特的聚合配方体系，开发出满足食品包装材料用PVDC共聚树脂。开发的变温控速工艺，解决了PVDC共聚物分子量低、颜色差等问题；通过变转速聚合，解决了PVDC树脂粒径分布不均、易团聚等问题。通过逐级聚合搅拌规律研究，建立了VDC-MA共聚树脂合成放大方法，解决了PVDC聚合釜工业化放大带来的搅拌效果差、易发生爆聚的问题。开发的共聚树脂单体脱除技术，有效减少单体残留，满足食品包装材料的要求。通过研究证明，采用共聚树脂冲洗脱水后再置清釜过聚合釜内，氮气加压，维持一定时间后再进行真空脱析的脱析工艺，对共聚树脂单体残留，尤其是VDC单体的脱出具有显著效果。