[發明專利]原位反應增容法制備高密度聚乙烯/聚酰胺6積層阻隔材料及其方法

有效

• 申請號: 201210326133.9
• 申請日: 2012-09-05
• 公開（公告）號: CN102796340A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 朱懷才;王忠強
• 申請（專利權）人: 東莞市信諾橡塑工業有限公司
• 主分類號: C08L51/06
• 分類號: C08L51/06;C08L77/02;C08K3/34;C08F255/02;C08F222/06;B29C47/92
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 譚一兵;蔡曉軍

技術領域

本發明屬于高分子材料領域，具體涉及一種利用原位反應增容法制備高密度聚乙烯（HDPE）/聚酰胺6（PA6）積層阻隔材料。

背景技術

隨著科學技術的發展和環保意識的增強，使用高分子材料替代現有的包裝材料是發展方向，高分子材料在包裝領域占有越來越重要的地位，其與金屬和玻璃等傳統包裝材料相比，具有質輕、易加工成型、不易破損等優點。

高密度聚乙烯作為一種通用的包裝材料，在很多地方得到使用。高密度聚乙烯（HDPE）價格低廉、加工性能優異，物理及化學性能俱佳，對水等極性溶劑具有良好的阻隔性，因此被廣泛應用于包裝材料。雖然高密度聚乙烯對水等極性溶劑有良好的阻隔性能，但是高密度聚乙烯在貯存非極性溶劑（如溶解農藥的二甲苯溶劑等）或極性與非極性混合溶劑（如汽油、溶劑型涂料的溶劑、稀釋劑等）時會發生嚴重的滲漏，這些揮發性有機化合物（VOC）的滲漏排放會導致環境受到污染，并且高密度聚乙烯對氧氣的阻透性差，由于存在這些缺陷限制了其應用的范圍。

聚酰胺6（PA6）具有高強度、良好的耐熱性、耐磨性，并且它對氧氣、二氧化碳和烴類有機溶劑具有高的阻透性，但其價格高，對濕氣很敏感，這種聚合物在潮濕環境中阻透性明顯下降，而且聚酰胺6的熔體強度低，難以直接吹塑成型。通過對兩者進行層狀共混，可制得綜合阻隔性強的積層材料，可以用作包裝材料。

蒙脫土（MMT）是一種由納米厚度的硅酸鹽片層構成的粘土，片層間距為0.96～2.1nm。將蒙脫土通過插層復合的方法填充到高密度聚乙烯/聚酰胺6基體中，實現蒙脫土和基體樹脂在納米尺度上的復合。由于納米小尺寸效應和好的界面粘接，這種復合材料具有優異的力學性能和耐熱性，且其阻隔性能及耐候性均有所提高。

制備高阻隔性高分子材料主要有三種方法：

第一種方法是對已成型的容器制品內表面進行特殊處理，如進行氟化或磺化處理，提高其對有機溶劑的阻隔性能，如CN200410083959.2專利，但該表面處理的方法，投資成本高，且氟化劑或磺化劑有毒，會對人體和環境產生不利影響。

第二種方法是采用多層共擠出工藝，在容器壁內形成多層結構，以提高阻隔性能，如CN201020101787.8、CN201020625545.9等專利提供了多層共擠出工藝來制備高阻隔性高分子材料，但采用上述專利生產工藝復雜，成本高，邊角料回收困難，用來制備薄膜制品容易，制備容器困難。

第三種方法是積層共混阻隔的方法，該方法利用基體聚合物、阻隔性聚合物、助劑等進行共混，配合適當的成型工藝條件制備高阻隔性高分子材料，采用該方法能夠在制品內形成多層相互平行、不連續的阻隔相，提高了制品對有機溶劑的阻隔性能。專利CN200610102138.8公布了通過尼龍、乙烯-乙烯醇共聚物、過氧化物動態硫化共混來制備阻隔材料；專利CN01106697.0公布了聚乙烯、尼龍、尼龍接枝乙烯-乙烯醇共聚物來制備阻隔材料。

原位反應增容法是指把兩種高聚物、含極性基團的乙烯基單體與引發劑一并放入到平行雙螺桿擠出機里，在擠出過程中先就地產生含極性基團的高聚物，然后該高聚物與另一高聚物形成帶有增容性的高聚物。

本發明制備的積層阻隔材料（層狀共混物）是通過控制聚酰胺6在高密度聚乙烯中的分散形態，使聚酰胺6在高密度聚乙烯基體中形成能阻止滲漏的相互平行的多層帶狀結構來提高材料的阻隔性。

發明內容

本發明的目的是采用原位反應增容的方法，將高密度聚乙烯、聚酰胺6、引發劑、馬來酸酐和有機蒙脫土共混后，在平行雙螺桿擠出機中原位生成接枝的高密度聚乙烯接枝馬來酸酐（HDPE-g-MAH），并且高密度聚乙烯接枝馬來酸酐的酸酐基團可以和聚酰胺6的端氨基發生縮合反應形成高密度聚乙烯接枝馬來酸酐接枝聚酰胺6（HDPE-g-MAH-g-PA6），從而改善高密度聚乙烯與聚酰胺6之間的相容性，制備出高密度聚乙烯/聚酰胺6積層阻隔材料。

為了實現本發明的目的，本發明采用了以下技術方案，首先提供了一組用于原位反應增容法制備高密度聚乙烯/聚酰胺6積層阻隔材料的組合物，該組合物包括以下重量份的化合物：

高密度聚乙烯（HDPE）????65～95份，

聚酰胺6（PA6）??????????5～35份，

引發劑??????????????????0.01～1份，

馬來酸酐（MAH）?????????0.1～4份，

有機蒙脫土（OMMT）??????1～7份。