[發明專利]一種生物降解高阻隔塑料薄膜材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201410410911.1
• 申請日: 2014-08-20
• 公開（公告）號: CN104194022A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 孟躍中;李高峰;鄭潔;肖敏;王拴緊;韓東梅
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: C08J7/04
• 分類號: C08J7/04;C08L69/00;C09D129/04;C09D171/08;C09D7/12;C09C1/42;C09C3/08
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 陳衛

技術領域

本發明涉及可降解高阻隔塑料薄膜材料，更具體的，涉及一種生物降解高阻隔塑料薄膜材料及其制備方法。

背景技術

近年來，研究開發高阻隔性材料成為塑料包裝材料領域中的一個熱門話題，這類材料對氧氣、水蒸氣和二氧化碳等有很高的阻隔性，使其具有防潮、保色、保香等特點，因此能很好的適應于各種特種塑料包裝材料的需要。

塑料包裝材料從工業品到生活領域同人類生活密切相關,?是塑料制品領域發展最快、應用最廣的品種。隨著社會的進步與發展，高效、節能、環保已成為塑料包裝材料發展的趨勢。然而目前所使用的高阻隔性塑料主要是聚乙烯醇類（EVOH）、聚偏二氯乙烯類（PVDC）?和尼龍類（PA）。這些塑料的共同特點是：品種少、價格昂貴、加工窗口窄、使用后不可降解，這些問題阻礙了塑料包裝材料的廣泛使用。

全降解聚甲基乙撐碳酸酯（PPC）不但具有一定的機械強度、優異的加工性能，而且還有良好的阻隔性能。PPC可用于-80℃的超低溫保鮮膜、可降解發泡包裝材料、一次性食品包裝材料、一次性餐盒、全塑無壓力飲料瓶等領域。

層狀硅酸鹽具有獨特的層狀結構，在與聚合物形成納米復合材料后，能發揮有效的阻隔作用，對小分子氣體和水蒸汽產生良好的阻隔性能。此外，由于層狀硅酸鹽的可膨潤性和層間離子的可交換性，很容易與有機離子進行交換，使得層間距發生變化，表面由親水性變為親油性，這可使層狀硅酸鹽同大多數高分子具有很好的相容性。由于其價格低廉、阻隔性能卓越，高分子/粘土復合材料已成為一種新型的具有高阻隔性能的材料。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術問題，提供一種生物降解高阻隔塑料薄膜材料的制備方法，以優化高阻隔塑料薄膜生產工藝，便于產業化推廣應用。

本發明的另一個目的在于提供一種生物降解高阻隔塑料薄膜材料，該薄膜材料具有良好的阻濕阻氣性能。

本發明目的通過以下技術方案實現：

一種生物降解高阻隔塑料薄膜材料的制備方法，包括如下步驟：

S1.將有機化改性的層狀硅酸鹽和水溶性高分子分散在水溶液中得到浸漬液；

S2.?在基體聚合物薄膜上施加S1的浸漬液，干燥，使浸漬液形成涂覆層，獲得所述生物降解高阻隔塑料薄膜材料；

所述基體聚合物薄膜為聚甲基乙撐碳酸酯薄膜。

本發明中，由于層狀硅酸鹽的可膨潤性和其層間離子的可交換性，很容易與有機離子進行交換，使得層間距發生變化，其經過有機化改性后表面由親水性變為親油性，這使層狀硅酸鹽同大多數高分子具有很好的相容性。層狀硅酸鹽具有獨特的層狀結構，本發明采用水溶性高分子插層有機化改性的層狀硅酸鹽為阻隔增強層，能發揮有效的阻隔作用，對小分子氣體和水蒸汽產生良好的阻隔作用。

最后，采用浸漬或涂布等施加方法將水溶性高分子插層有機化改性的層狀硅酸鹽涂覆到基體聚合物薄膜上，經干燥后有效的提高了基體聚合物薄膜的阻濕阻氣性能。

本發明的S1中，有機化改性層狀硅酸鹽的方法可以參考現有對無機物進行有機化改性的方法。

本發明的S1中，所述分散的步驟為先將有機化改性的層狀硅酸鹽放入水中進行分散，由于層狀硅酸鹽上帶有的大量羥基可以與水形成氫鍵，使得層間高度膨脹；然后再將水溶性高分子加入進行分散，后來加入的水溶性高分子對層狀硅酸鹽進行插層和剝離。對層狀硅酸鹽進行有效的插層和剝離，可以大大延長水分子、氣體分子等小分子的擴散路徑，從而提高其阻隔性能。

優選地，所述分散方式為超聲分散和/或攪拌等常規分散方式，所述超聲頻率優選為40KHz～60KHz，超聲的時間優選為30min～120min。

所述攪拌速率優選為120rpm～160rpm。

經過超聲分散和/或攪拌分散后可得到宏觀透明均勻、體系穩定的浸漬液。

本發明的S2中，所述浸漬液的施加工藝可為采用浸漬或涂布，浸漬是指將基體聚合物薄膜浸入到浸漬液中，使得基體聚合物薄膜的兩面都涂覆有浸漬液；涂布是指常規的涂布工藝。

本發明的S2中，優選地，干燥的工藝為在80℃烘箱內干燥10min。在所述干燥工藝條件下，能確保水溶性高分子和層狀硅酸鹽在基體聚合物上形成分布均勻，結合良好的涂覆層。

本發明中，所述基體聚合物薄膜具有1層以上的涂覆層，進一步提高生物降解高阻隔塑料薄膜材料的阻濕阻氣等性能。

本發明中，所述浸漬液中有機化改性的層狀硅酸鹽的質量濃度為1%～5%，所述水溶性高分子的質量濃度為1%～5%。