[發明專利]一種阻隔阻燃型聚乙烯醇復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201810364907.4
• 申請日: 2018-04-23
• 公開（公告）號: CN108485140B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 趙春霞;丁杰;李云濤;李輝;向東;趙玲
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: C08L29/04
• 分類號: C08L29/04;C08L85/02;C08K3/04;C08K3/32
• 代理公司: 北京中索知識產權代理有限公司 11640
• 代理人: 霍春月

本發明公開了一種阻燃阻隔型聚乙烯醇復合材料，由原料組分聚乙烯醇、氧化石墨烯、α?磷酸鋯和磺化聚磷腈微球通過插層?溶液復合法制成。具體制備步驟如下：S1、將氧化石墨烯、α?磷酸鋯和磺化聚磷腈微球超聲分散在水中，得到混合液體系；S2、將聚乙烯醇溶解于熱水中，得到聚乙烯醇水溶液；將S1制得的混合液體系加入到聚乙烯醇水溶液中，攪拌5?10h，制得聚乙烯醇/磺化聚磷腈/α?磷酸鋯/氧化石墨烯混合液；S3、將步驟S2得到的混合液倒入玻璃模具中，非等溫干燥，得到聚乙烯醇復合材料。本發明的聚乙烯醇復合材料通過引入具有不同結構特點的磺化聚磷腈微球、氧化石墨烯和α?磷酸鋯，使聚乙烯醇材料具有較好的阻隔性和阻燃性，并且帶來綜合性能的提高。

技術領域

本發明屬于復合材料技術領域，具體涉及一種阻隔阻燃型聚乙烯醇復合材料及其制備方法。

背景技術

聚乙烯醇(PVA)是聚醋酸乙烯酯水解的產物，是一種無味、無毒的合成高分子，有片狀、絮狀或粉末狀固體三種形態，分子結構比較規整，是一種半結晶性聚合物。隨著PVA的結構、醇解度和聚合度的不同，使得它具有多樣化的性質。如良好的阻隔性、成膜性、生物降解性、溶解性等，廣泛應用于食品包裝、洗滌包裝和化學品包裝。

然而，聚乙烯醇材料也具有塑料材料的通性即易于燃燒，并且膜用聚乙烯醇材料對氣體阻隔性能要求極高，純聚乙烯醇不能達到這些性能要求，大大限制了該材料在包裝材料領域的使用與發展。近幾年，隨著納米材料的興起，人們針對氣體阻隔性和阻燃性的問題，試圖通過PVA與無機納米粒子復合改性來解決，通過調控引入納米粒子的性能實現所需性能，可通過如下方法實現：層狀納米粒子因其結構致密整齊，可視為氣體不可滲透相，較大長徑比、高分散和高取向度的層狀納米粒子能夠在聚合物基體中形成復雜結構，氣體通過時沿著更加扭曲的路徑滲透。同時，加入的層狀納米粒子限制聚合物分子鏈的運動，降低了自由體積，從而提高聚合物的氣體阻隔性能。此外，通過加入具有特定性質的納米粒子，在當其達到一定含量后，聚合物可具有此類性質，并且通過調控所加入納米粒子的形貌，使其即具有多重性能。但是，目前PVA與無機納米粒子復合的技術研究還不夠成熟，獲得的聚乙烯醇復合材料的阻隔性還有待進一步提高，而且還具有塑料材料的易燃通性，限制了聚乙烯材料的實際應用。

發明內容

本發明的目的是解決現有聚乙烯醇復合材料存在的阻隔性差和阻燃性差的技術問題。

為了實現上述目的，本發明提供了一種阻燃阻隔型聚乙烯醇復合材料，其由原料組分聚乙烯醇、氧化石墨烯、α-磷酸鋯和磺化聚磷腈微球通過插層-溶液復合法制成。

優選的是，所述聚乙烯醇復合材料由下述重量配比的原料通過插層-溶液復合法制成：聚乙烯醇60-94份、氧化石墨烯0.5-5份、α-磷酸鋯0.5-5份、磺化聚磷腈微球5-30份。

優選的是，所述氧化石墨烯的長徑比為500-5000。

優選的是，所述α-磷酸鋯的長徑比為100-1500。

優選的是，所述磺化聚磷腈微球粒徑為0.01-5.0μm。

優選的是，所述磺化聚磷腈微球中磺酸基質量占微球總質量的0.5-9.0％。

一種上述阻隔阻燃型聚乙烯醇復合材料的制備方法，包括如下步驟：

S1、將0.5-5重量份氧化石墨烯、0.5-5重量份α-磷酸鋯和5-30重量份磺化聚磷腈微球超聲分散在5-50重量份水中，得到氧化石墨烯/α-磷酸鋯/磺化聚磷腈微球混合液體系；

S2、將60-94重量份的聚乙烯醇溶解于70-100重量份的溫度80-95℃的水中，得到聚乙烯醇水溶液；將步驟S1制得的混合液體系加入到聚乙烯醇水溶液中，攪拌5-10h，制得聚乙烯醇/磺化聚磷腈/α-磷酸鋯/氧化石墨烯混合液；