包装及农用水溶性聚乙烯醇薄膜专利技术综述

方佳明+++钟雪华

摘 要：聚乙烯醇是聚醋酸乙烯酯水解的产物，是一种人工合成的水溶性高分子聚合物，聚乙烯醇分子链上大量的氢键使其具有良好的水溶性、生物相容性和反应性，被广泛的应用于包装用薄膜中。鉴于聚乙烯醇包装用膜的制备技术被外国公司所掌握，国内生产企业少，因此文章从专利的角度出发，对包装及农用聚乙烯醇薄膜材料的专利申请状况和技术发展路线进行梳理，有助于了解该技术的专利发展路线，重要申请人等，进而提高对该领域发明构思能力的把握。

关键词：聚乙烯醇；水溶性；专利技术

目前，随着人们环保理念的不断深入，在包装领域对绿色包装的要求也越来越高，其品种也层出不穷。水溶性塑料包装薄膜作为绿色包装材料的一种重要类型，由于具有良好的水溶性、阻隔性和环保性等特点，越来越受到各国包装业界的广泛重视。下面就对聚乙烯醇水溶性薄膜的現状和应用前景作一介绍。

1 背景概况

PVA（Polyvinylalcohol，简称PVA）最早是在1924年由德国化学家W.O.Herrman和W.W.Hachnel发现，并在1927年发表第一篇关于PVA相关性能的文章。第一家初具规模的PVA生产工厂是由日本的仓敷公司建立，并在1950年开始投产。我国的聚乙烯醇工业起步较晚，于20世界60年代开始进入生产研究，目前中石化的四川维尼纶厂和中石油（上海）化工股份有限公司是国内生产PVA规模最大的两家公司，其PVA产量约占全国总产量的30%[1]。

聚乙烯醇是聚醋酸乙烯酯水解的产物，是一种人工合成的水溶性高分子聚合物，它的单体结构是乙烯醇，分子结构比较规整，具有一定的结晶度。PVA分子链内含有大量的羟基，分子内和分子间都很容易形成氢键， 分子链上大量的氢键使其具有良好的水溶性，PVA溶于水后无毒无害，作为PVA薄膜最主要的特性之一，水溶性决定了PVA薄膜作为环保绿色材料的一定地位。

PVA易成膜，其膜的机械性能优良，可以使用水溶胶流涎法生产PVA水溶性薄膜。PVA与亲水性的物质有很好的粘接力。PVA降解的最终产物是CO2和H2O，可彻底解决包装废弃物的处理问题。力学性能方面，PVA薄膜的抗拉伸性能优异，韧性非常好。此外，PVA膜作为包装材料，由于其具有大量的极性轻基，形成了很强的分子间氧键，组成一种“假结晶结构”，有效降低了气体通过的自由体积[2]，所以PVA薄膜对大多数气体如氧气、氢气、二氧化碳等有极高的阻隔性。PVA薄膜除了以上性能，还有其他多种优异的性能，例如防静电性、良好的印刷性和电镀性等[3]。

聚乙烯醇薄膜的用途广泛，其可以用于食品的包装，生产过程中，一般只需加入水和甘油等增塑剂，可以保证自身无毒性，用于包装粮食、海鲜和干果类物质，可以防止霉变、虫蛀、延长食物保质期 [5]。还可用于有毒类化学产品的包装，采用常温快速溶解型的PVA薄膜包装这些产品，可以带来多种好处：首先使用者可以避免直接接触到毒害物品；其次可以采取定量多规格包装；最后包装产品不需要进行再处理。此外，PVA薄膜几乎没有静电，不吸附空中的灰尘，非常适合于电子类产品的包装。在农业生产中，低温水溶性PVA薄膜可以包装农作物种子，在种植过程中，雨水及土壤中的水分会将包装溶解，使得种子发芽，溶解掉的PVA能够使土壤保持一段时间的水分。

2 研究内容

本课题研究包括了本领域中涉及PVA包装及农用的水溶性薄膜材料。采用专利文献数据主要来自国家知识产权局专利检索与服务系统。PVA包装及农用的水溶性薄膜材料全球专利分析中，基于全球范围内涉及包装及农用的PVA膜的专利统计数据，分析申请量发展趋势、区域分布和申请人分布情况。

3 包装及农用水溶性聚乙烯醇薄膜专利技术分析

本节基于全球范围的包装用及农用聚乙烯醇薄膜专利统计数据，通过统计相关专利申请来源国家/地区分布，分析各国在包装及农用水溶性聚乙烯醇薄膜领域的技术研发状况；通过统计分析该领域申请人情况，描绘出本领域重要申请人的专利申请布局；通过对各技术分支相关专利申请的技术内容进行分析统计，发现活跃的技术分支，以及各技术分支优势企业。

3.1 全球专利申请量年份分布

具体来看，1969年之前，包装及农用水溶性PVA膜的申请量十分少，分析其原因，聚乙烯醇包装膜产生的主要目的是为了减少环境污染，在70年代以前，污染问题还不是十分严重，人们对于环保的意识也不强，加上聚乙烯醇薄膜的成本高，因此聚乙烯醇材料在包装膜上的应用还是十分少，而到了80年代，随着人们环保意识的增强，对于聚乙烯醇这种可水溶和可降解高分子材料的潜力逐渐显现。到了90年代PVA膜年开始进入技术发展期，申请量逐年上升并且增幅明显，特别是从2000年开始，随着污染的日益严重，以及人们的环保意识的增强，PVA作为包装材料及农用材料日益受到重视，而近年来有关PVA薄膜专利的申请量在达到了高峰。

包装及农用水溶性聚乙烯醇薄膜在我国的发展起步较晚，直至上世界80年代研究者才开始初步探讨。2000年后，包装及农用水溶性聚乙烯醇薄膜有关的专利申请量增加迅速，随着国内企业对水溶性聚乙烯醇薄膜相关产品的研究变得成熟，逐渐打破了国外产品对中国市场的垄断，同时开发拥有我国自主研发的水溶性聚乙烯醇薄膜制备技术已经得到了重视。

3.2 专利技术区域分布分析

根据分析所得数据分析日本和美国对于PVA的包装和农用膜这一领域具有较为领先的技术，申请量较为突出，而中国的申请量已经超越欧洲，分析原因，主要是和国家建设创新型国家的政策有关，因此我国今年来有关PVA包装农用膜的申请量增长明显。

3.3 全球申请人分析

包装农用PVA膜相关专利申请国家/地区分布中，日本申请所占比例最大，占全球申请总量的39%，其次是美国地区，达到了23%，其次是中国和欧洲。从图中分析可以看出，日本和美国对于PVA的包装和农用膜这一领域具有较为领先的技术，申请量较为突出，而中国的申请量已经超越欧洲，分析原因，主要是和国家建设创新型国家的政策有关，因此我国今年来有关PVA包装农用膜的申请量增长明显。从包装及农用水溶性PVA膜相关专利申请全球主要申请人的整体情况具体来看，包装和农用PVA膜相关的发明专利申请中，主要申请人前十位中，日本企业占了5席，其中日本可乐丽公司作为PVA膜的技术领先企业，拥有134项专利申请，申请数量位于所有申请人之首。申请量2-4位的分别为日本合成化学工业株式会社、积水化学工业株式会社、三井化学均超过40项的专利申请。由此可以看出，日本企业对于PVA膜领域的技术发展关注度较高，其技术发展也相对其他地区要成熟。而作为国内化工企业的巨头，中石化属于涉及PVA膜生产较多的企业，另外国内的高校也有对于PVA膜的专利的申请，其主要涉及的方向是聚合反应对PVA分子的改性方向上。

4 结束语

本文对包装及农用方面的水溶性聚乙烯醇薄膜的专利申请状况进行了梳理，深入了解该技术主题下专利技术的发展脉络、重要申请人专利技术发展概况。有利于了解本领域中行业的发展现状。

参考文献

[1]衣潇鹏.聚乙烯醇水溶性包装薄膜的生物降解性研究[D].湖南工业大学，2015.

[2]户田钦一.PVA涂布型气体阻隔的特性[J].上海包装，2009，6：74-76.

[3]汪宝林.聚乙烯醇薄膜的生产工艺现状及其前景[J].维纶通讯，2002，22（3）：8-10.