[發明專利]一種高強度改性纖維素高阻隔薄膜及其制法

有效

• 申請號: 202010418557.2
• 申請日: 2020-05-18
• 公開（公告）號: CN111574752B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 魏顯存
• 申請（專利權）人: 湖南佳年華包裝有限公司
• 主分類號: C08L1/02
• 分類號: C08L1/02;C08K13/06;C08K9/04;C08K3/34;C08K3/04;C08J5/18;C08B15/05;B01J19/00
• 代理公司: 廈門原創專利事務所(普通合伙) 35101
• 代理人: 魏思凡

本發明涉及高阻隔材料技術領域，且公開了一種高強度改性纖維素高阻隔薄膜，包括以下配方原料及組分：改性蒙脫土、改性氧化石墨烯、改性纖維素納米晶。該一種高強度改性纖維素高阻隔薄膜，強疏水性的十七氟癸基三甲氧基硅烷接枝改性的纖維素納米晶作為薄膜的基體，增強了纖維素薄膜的疏水性能，減少了水分子在薄膜上的附著和滲入，疏水性的長烷基鏈的十二胺接枝氧化石墨烯，作為納米阻隔填料進入纖維素分子的間隙中，增強了纖維素材料對空氣中氧氣的阻隔性能，提高了材料的疏水性，有機蒙脫土在纖維素材料中具有良好的相容性和分散性，纖維素納米晶可以插入蒙脫土的納米片層結構中，增強了纖維材料的彈性模量和彎曲強度。

技術領域

本發明涉及高阻隔材料技術領域，具體為一種高強度改性纖維素高阻隔薄膜及其制法。

背景技術

高阻隔薄膜是把氣體阻隔性很強的材料與熱縫合性、水分阻隔性很強的聚烯烴制備而成的多層結構薄膜，大多是為石油基聚合物薄膜，如聚乙烯醇涂布、聚偏二氯乙烯和乙烯/乙烯醇共聚物高阻隔性材料等，在食品、藥品等包裝材料上具有廣泛的應用，但是石油基聚合物材料的過度使用，不僅會導致石油資源的大量消耗，同時會對自然環境造成嚴重污染。

纖維素是自然界中分布最廣、含量最多的一種多糖，是世界上蘊藏量最豐富的天然高分子化合物，生產原料來源于木材、稻草、蘆葦、甘蔗渣等，常用的纖維素有多聚合纖維素、木質素纖維、纖維素醚、甲基纖維素等，纖維素是一種可再生生物基聚合物，具有成本低、綠色環保、和可生物降解等優點，在學術研究和工業制造中具有廣泛的應用，是一種極具潛力的生物基包裝材料，但是目前的纖維素材料的對氣體和水的阻隔性能較差，并且纖維素材料的韌性不高，彈性模量較低，以及拉伸強度等力學性能較差，大大降低了纖維素材料在高阻隔材料中的應用價值。

(一)解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了一種高強度改性纖維素高阻隔薄膜及其制法，解決了纖維素材料對空氣和水的阻隔性能較差的問題，同時解決了纖維素材料的力學性能不高的問題。

(二)技術方案

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種高強度改性纖維素高阻隔薄膜，包括以下按重量份數計的配方原料及組分：1-4份改性蒙脫土、1-3份改性氧化石墨烯、93-98份改性纖維素納米晶。

優選的，所述改性蒙脫土制備方法包括以下步驟：

(1)向反應瓶中加入物質的量濃度為0.005-0.01mol/L的稀鹽酸溶液，再加入蒙脫土，將反應瓶置于超聲處理儀中，進行超聲分散處理40-60min，超聲頻率為25-30KHz，向溶液中加入十八烷基三甲基溴化銨，將反應瓶置于恒溫水浴鍋中，加熱至70-80℃，勻速攪拌反應3-5h。

(2)將溶液過濾除去溶劑，依次使用蒸餾水和乙醇洗滌固體產物，并充分干燥，將固體產物置于行星球磨機中，加入適量的乙醇溶劑，公轉轉速為620-680rpm，直至物料通過1500-2000目網篩，將溶液減壓蒸餾除去溶劑，并充分干燥，制備得到十八烷基三甲基接枝的改性蒙脫土。

優選的，所述蒙脫土平均粒徑為38-45um，蒙脫土與十八烷基三甲基溴化銨的質量比為1:3-5。

優選的，所述油浴鍋包括外框，外框的內部活動安裝有內膽，內膽內嵌有浴鍋，浴鍋的頂部放置有鍋蓋，外框的右側固定連接有控制臺，控制臺(5)的正面設置有控制面板和開關。

優選的，所述改性氧化石墨烯制備方法包括以下步驟：

(1)向反應瓶中加入乙醇溶劑和氧化石墨烯，將反應瓶置于超聲處理儀中，在40-50℃下進行超聲分散處理20-40min，超聲頻率為25-35KHz，再加入十二胺，繼續超聲處理1-2h，將反應瓶置于油浴鍋中，加熱至90-110℃，勻速攪拌回流反應25-30h，將溶液減壓濃縮除去溶劑，使用蒸餾水和乙醇洗滌固體，并充分干燥，制備得到十二胺接枝的改性氧化石墨烯。