包裝及農用水溶性聚乙烯醇薄膜專利技術綜述

方佳明+++鐘雪華

摘 要：聚乙烯醇是聚醋酸乙烯酯水解的產物，是一種人工合成的水溶性高分子聚合物，聚乙烯醇分子鏈上大量的氫鍵使其具有良好的水溶性、生物相容性和反應性，被廣泛的應用于包裝用薄膜中。鑒于聚乙烯醇包裝用膜的制備技術被外國公司所掌握，國內生產企業少，因此文章從專利的角度出發，對包裝及農用聚乙烯醇薄膜材料的專利申請狀況和技術發展路線進行梳理，有助于了解該技術的專利發展路線，重要申請人等，進而提高對該領域發明構思能力的把握。

關鍵詞：聚乙烯醇；水溶性；專利技術

目前，隨著人們環保理念的不斷深入，在包裝領域對綠色包裝的要求也越來越高，其品種也層出不窮。水溶性塑料包裝薄膜作為綠色包裝材料的一種重要類型，由于具有良好的水溶性、阻隔性和環保性等特點，越來越受到各國包裝業界的廣泛重視。下面就對聚乙烯醇水溶性薄膜的現狀和應用前景作一介紹。

1 背景概況

PVA（Polyvinylalcohol，簡稱PVA）最早是在1924年由德國化學家W.O.Herrman和W.W.Hachnel發現，并在1927年發表第一篇關于PVA相關性能的文章。第一家初具規模的PVA生產工廠是由日本的倉敷公司建立，并在1950年開始投產。我國的聚乙烯醇工業起步較晚，于20世界60年代開始進入生產研究，目前中石化的四川維尼綸廠和中石油（上海）化工股份有限公司是國內生產PVA規模最大的兩家公司，其PVA產量約占全國總產量的30%[1]。

聚乙烯醇是聚醋酸乙烯酯水解的產物，是一種人工合成的水溶性高分子聚合物，它的單體結構是乙烯醇，分子結構比較規整，具有一定的結晶度。PVA分子鏈內含有大量的羥基，分子內和分子間都很容易形成氫鍵， 分子鏈上大量的氫鍵使其具有良好的水溶性，PVA溶于水后無毒無害，作為PVA薄膜最主要的特性之一，水溶性決定了PVA薄膜作為環保綠色材料的一定地位。

PVA易成膜，其膜的機械性能優良，可以使用水溶膠流涎法生產PVA水溶性薄膜。PVA與親水性的物質有很好的粘接力。PVA降解的最終產物是CO2和H2O，可徹底解決包裝廢棄物的處理問題。力學性能方面，PVA薄膜的抗拉伸性能優異，韌性非常好。此外，PVA膜作為包裝材料，由于其具有大量的極性輕基，形成了很強的分子間氧鍵，組成一種“假結晶結構”，有效降低了氣體通過的自由體積[2]，所以PVA薄膜對大多數氣體如氧氣、氫氣、二氧化碳等有極高的阻隔性。PVA薄膜除了以上性能，還有其他多種優異的性能，例如防靜電性、良好的印刷性和電鍍性等[3]。

聚乙烯醇薄膜的用途廣泛，其可以用于食品的包裝，生產過程中，一般只需加入水和甘油等增塑劑，可以保證自身無毒性，用于包裝糧食、海鮮和干果類物質，可以防止霉變、蟲蛀、延長食物保質期 [5]。還可用于有毒類化學產品的包裝，采用常溫快速溶解型的PVA薄膜包裝這些產品，可以帶來多種好處：首先使用者可以避免直接接觸到毒害物品；其次可以采取定量多規格包裝；最后包裝產品不需要進行再處理。此外，PVA薄膜幾乎沒有靜電，不吸附空中的灰塵，非常適合于電子類產品的包裝。在農業生產中，低溫水溶性PVA薄膜可以包裝農作物種子，在種植過程中，雨水及土壤中的水分會將包裝溶解，使得種子發芽，溶解掉的PVA能夠使土壤保持一段時間的水分。

2 研究內容

本課題研究包括了本領域中涉及PVA包裝及農用的水溶性薄膜材料。采用專利文獻數據主要來自國家知識產權局專利檢索與服務系統。PVA包裝及農用的水溶性薄膜材料全球專利分析中，基于全球范圍內涉及包裝及農用的PVA膜的專利統計數據，分析申請量發展趨勢、區域分布和申請人分布情況。

3 包裝及農用水溶性聚乙烯醇薄膜專利技術分析

本節基于全球范圍的包裝用及農用聚乙烯醇薄膜專利統計數據，通過統計相關專利申請來源國家/地區分布，分析各國在包裝及農用水溶性聚乙烯醇薄膜領域的技術研發狀況；通過統計分析該領域申請人情況，描繪出本領域重要申請人的專利申請布局；通過對各技術分支相關專利申請的技術內容進行分析統計，發現活躍的技術分支，以及各技術分支優勢企業。

3.1 全球專利申請量年份分布

具體來看，1969年之前，包裝及農用水溶性PVA膜的申請量十分少，分析其原因，聚乙烯醇包裝膜產生的主要目的是為了減少環境污染，在70年代以前，污染問題還不是十分嚴重，人們對于環保的意識也不強，加上聚乙烯醇薄膜的成本高，因此聚乙烯醇材料在包裝膜上的應用還是十分少，而到了80年代，隨著人們環保意識的增強，對于聚乙烯醇這種可水溶和可降解高分子材料的潛力逐漸顯現。到了90年代PVA膜年開始進入技術發展期，申請量逐年上升并且增幅明顯，特別是從2000年開始，隨著污染的日益嚴重，以及人們的環保意識的增強，PVA作為包裝材料及農用材料日益受到重視，而近年來有關PVA薄膜專利的申請量在達到了高峰。

包裝及農用水溶性聚乙烯醇薄膜在我國的發展起步較晚，直至上世界80年代研究者才開始初步探討。2000年后，包裝及農用水溶性聚乙烯醇薄膜有關的專利申請量增加迅速，隨著國內企業對水溶性聚乙烯醇薄膜相關產品的研究變得成熟，逐漸打破了國外產品對中國市場的壟斷，同時開發擁有我國自主研發的水溶性聚乙烯醇薄膜制備技術已經得到了重視。

3.2 專利技術區域分布分析

根據分析所得數據分析日本和美國對于PVA的包裝和農用膜這一領域具有較為領先的技術，申請量較為突出，而中國的申請量已經超越歐洲，分析原因，主要是和國家建設創新型國家的政策有關，因此我國今年來有關PVA包裝農用膜的申請量增長明顯。

3.3 全球申請人分析

包裝農用PVA膜相關專利申請國家/地區分布中，日本申請所占比例最大，占全球申請總量的39%，其次是美國地區，達到了23%，其次是中國和歐洲。從圖中分析可以看出，日本和美國對于PVA的包裝和農用膜這一領域具有較為領先的技術，申請量較為突出，而中國的申請量已經超越歐洲，分析原因，主要是和國家建設創新型國家的政策有關，因此我國今年來有關PVA包裝農用膜的申請量增長明顯。從包裝及農用水溶性PVA膜相關專利申請全球主要申請人的整體情況具體來看，包裝和農用PVA膜相關的發明專利申請中，主要申請人前十位中，日本企業占了5席，其中日本可樂麗公司作為PVA膜的技術領先企業，擁有134項專利申請，申請數量位于所有申請人之首。申請量2-4位的分別為日本合成化學工業株式會社、積水化學工業株式會社、三井化學均超過40項的專利申請。由此可以看出，日本企業對于PVA膜領域的技術發展關注度較高，其技術發展也相對其他地區要成熟。而作為國內化工企業的巨頭，中石化屬于涉及PVA膜生產較多的企業，另外國內的高校也有對于PVA膜的專利的申請，其主要涉及的方向是聚合反應對PVA分子的改性方向上。

4 結束語

本文對包裝及農用方面的水溶性聚乙烯醇薄膜的專利申請狀況進行了梳理，深入了解該技術主題下專利技術的發展脈絡、重要申請人專利技術發展概況。有利于了解本領域中行業的發展現狀。

參考文獻

[1]衣瀟鵬.聚乙烯醇水溶性包裝薄膜的生物降解性研究[D].湖南工業大學，2015.

[2]戶田欽一.PVA涂布型氣體阻隔的特性[J].上海包裝，2009，6：74-76.

[3]汪寶林.聚乙烯醇薄膜的生產工藝現狀及其前景[J].維綸通訊，2002，22（3）：8-10.