[發明專利]一種高阻隔聚碳酸亞丙酯基復合薄膜材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201410166562.3
• 申請日: 2014-04-23
• 公開（公告）號: CN103923451A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 孟躍中;楊丹;杜風光;肖敏;張曉陽;王拴緊;朱光蘭;翟黎鵬;韓東梅;甘力強
• 申請（專利權）人: 河南天冠企業集團有限公司;中山大學
• 主分類號: C08L69/00
• 分類號: C08L69/00;C08K13/06;C08K9/04;C08K3/34;B29D7/01
• 代理公司: 鄭州紅元帥專利代理事務所(普通合伙) 41117
• 代理人: 季發軍

技術領域

本發明涉及高分子材料技術領域，更具體地，涉及一種高阻隔聚碳酸亞丙酯基復合薄膜材料及其制備方法。

背景技術

目前，我們所熟知的具有優異氧氣阻隔性能的材料有鋁箔、聚乙烯-乙烯醇、聚乙烯醇、PVDC等，但是這些材料都存在一定的不足，如：鋁箔的抗針孔能力弱，且由于鋁箔不透明，很難判斷加工成型是否達到可靠的熱封等；聚乙烯-乙烯醇、聚乙烯醇在干燥環境下對氧氣的阻隔性非常優異，但是該材料阻隔性能受濕度的影響很大，在高濕度條件下阻隔性能大大受損。中國專利?102321324A公開了一種采用納米二氧化硅粒子的方法，來改善聚乙烯-乙烯醇、聚乙烯醇阻隔性能受濕度的影響，但由于聚乙烯-乙烯醇等的價格昂貴，在包裝應用領域仍然存在不能廣泛使用的問題。PVDC不能降解，不具有環保特性，且回收困難，所以人們同時也在不斷研究其替代品。

以二氧化碳為原料制備的聚碳酸亞丙酯，是一類無毒、無污染、不易燃、易加工，且具有良好的阻隔性能的聚合物。隨著合成催化技術的發展，使其合成成本不斷降低，材料的改性空間得以增加，從而加大了該材料的適用范圍。同上述的高阻隔的聚乙烯-乙烯醇等材料相比，聚碳酸亞丙酯價格低廉，更容易加工。

中國專利1640649A公開了一種基于用二氧化碳樹脂作為阻隔材料制備的可降解復合膜，該專利中提到的高阻隔降解膜，其阻隔層是經納米蒙脫土或粘土、SiO₂、TiO₂、CaCO₃等納米無機材料用聚合法或是混聯法改性得到的可降解納米聚合物，專利中所述的蒙脫土一般是市售的經過烷基季銨鹽或是其他有機陽離子改性制備的有機蒙脫土，此制備過程制得的有機蒙脫土很可能會殘留部分金屬離子。

發明內容

本發明的目的是針對現有高分子阻隔材料的不足和缺陷而提供一種以聚碳酸亞丙酯為基材，通過改性制備得到的可降解的高阻隔聚碳酸亞丙酯基復合薄膜材料，該材料在保持了基材原料原有特性的同時，阻隔性能、熱學性能、力學性能均得以提高，尤其是阻隔性能的改善，其阻氧性能可以和聚乙烯-乙烯醇的阻氧性能相媲美。

本發明的另一目的是提供一種上述高阻隔聚碳酸亞丙酯基復合薄膜材料的制備方法。

一種高阻隔聚碳酸亞丙酯基復合薄膜材料，其包括以下重量份配比的原料：

聚碳酸亞丙酯?60~95份，

聚乙烯醇?5~20份，

層狀硅酸鹽?0.5~10份，

增塑劑?5~20份。

優選地，所述聚乙烯醇的用量為層狀硅酸鹽使用重量的1.5~4倍。

作為進一步地優化方案，所述聚乙烯醇的用量為層狀硅酸鹽使用重量的3~4倍。

所述高阻隔聚碳酸亞丙酯基復合薄膜材料，其氧氣透過率系數為25~460?cm³·um/(m²·24h·atm)，水蒸氣透過率系數為56~266?g·um/(m²·24h)。

所述聚碳酸亞丙酯為二氧化碳和環氧丙烷共聚得到的完全可降解產物，其數均分子量為50000~250000Da，優選數均分子量為50000~110000Da。

所述聚乙烯醇的聚合度為500~2400，醇解度為88-99%。

所述層狀硅酸鹽為滑石、云母、高嶺石、綠泥石、埃洛石、蒙脫石、皂石和蛭石中的一種或多種。

所述增塑劑為固體增塑劑或液體增塑劑。

所述固體增塑劑包括：聚酯型聚氨酯、聚醚型聚氨酯、聚乙烯-乙烯醇和聚乙二醇中的一種或多種。

所述液體增塑劑包括：檸檬酸酯類增塑劑、環氧類增塑劑和多元醇增塑劑中的一種或多種。

所述檸檬酸酯類增塑劑包括：檸檬酸三丁酯、檸檬酸三辛酯、乙酰檸檬酸三丁酯、乙酰檸檬酸三辛酯中的一種或多種。

所述環氧類增塑劑包括：環氧大豆油、環氧乙酰亞麻油酸甲酯、環氧糠油酸丁酯、環氧大豆油酸辛酯中的一種或多種。

所述多元醇增塑劑包括：甘油、乙二醇、丙二醇、丁二醇中的一種或多種。

所述高阻隔聚碳酸亞丙酯基復合薄膜材料可廣泛應用于包裝領域。

一種上述高阻隔聚碳酸亞丙酯基復合薄膜材料的制備方法，包含以下工藝步驟：

(1)采用水溶液插層法使用聚乙烯醇對層狀硅酸鹽進行插層處理，制得聚乙烯醇納米插層復合材料：