[發明專利]一種竹納米纖維聚乙烯多層復合氣體阻隔材料的制備方法

有效

• 申請號: 202010964687.6
• 申請日: 2020-09-15
• 公開（公告）號: CN112297277B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 吳英姬;夏常磊;葛省波;梁韻儀;左世達;梅長彤
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: B29B9/06
• 分類號: B29B9/06;C08J5/18;C08L23/06;C08L23/26;C08L23/08;C08L9/02;C08L75/04;C08L51/06;C08K5/523;C08K3/02
• 代理公司: 合肥律通專利代理事務所(普通合伙) 34140
• 代理人: 鄭松林

本發明公開一種竹納米纖維聚乙烯多層復合氣體阻隔材料的制備方法，包括以下步驟:S1：竹納米纖維的制備；S2：竹納米纖維的改性；S3:聚乙烯層材料配置；S4：多層復合氣體阻隔材料的成型。經過本方法制備的竹納米纖維聚乙烯多層復合氣體阻隔材料在具有良好的氣體阻隔性的同時，具有竹納米纖維的天然抗菌、抑菌和抗紫外線等功能。竹納米纖維素的加入還提高了聚乙烯的復合材料的機械強度、生物相容性和可降解性，并且制作工藝簡單，材料環保可再生，可以實現大規模化生產。

技術領域

本發明屬于氣體阻隔材料制備領域，具體涉及一種竹納米纖維聚乙烯多層復合氣體阻隔材料的制備方法。

背景技術

聚乙烯是乙烯經聚合制得的一種熱塑性樹脂。在工業上，也包括乙烯與少量α-烯烴的共聚物。聚乙烯無臭，無毒，手感似蠟，具有優良的耐低溫性能(最低使用溫度可達-100～-70℃)，化學穩定性好，能耐大多數酸堿的侵蝕(不耐具有氧化性質的酸)。因其價格低廉、加工性能優異且透明度高、水蒸氣阻隔性能好等優點，成為了重要的通用塑料之一，尤其在包裝薄膜行業應用十分廣泛。但聚乙烯是一種非極性材料，氣體阻隔性能較差，通常50um厚的線性聚乙烯膜氣體透過率為1000cm₃/m².24h.1atm，低壓聚乙烯膜甚至超過了3000cm₃/m².24h.1atm，氣體阻隔性能非常差。因此聚乙烯膜作為食品包裝等不能夠有效的滿足食品貨架期的保鮮保質要求。

目前提高材料氣體阻隔性的方法主要有表面涂層改性、多層復合改性、共混改性以及納米復合改性等幾種。最典型表面涂層是真空鍍鋁，但鍍鋁膜不透明，耐曲揉性差，揉折后易產生針孔或裂痕，從而影響阻透性。多層共擠復合的缺點是，造價高，邊角料回收困難，制薄膜容易，制容器困難；而且包裝薄膜一般要求厚度較小，擠出機速度也十分難以控制。共混改性的缺點是，共混物需采用增容劑及增容技術，加工工藝參數要求高。納米復合改性是目前的一項熱門研究，納材料用于薄膜中，可使材料具有很高的強度和阻透性，延長了擴散路徑，減緩了擴散速度，也就是提高了阻透性。

纖維素是自然界賦予人類的最豐富的天然高分子物質，它不僅來源豐富，而且無毒且是可再生的資源。竹纖維作為纖維素中的一種，是從自然生長的竹子中提取出的纖維素纖維，具有良好的透氣性、瞬間吸水性、較強的耐磨性和良好的染色性等特性，具有天然抗菌、抑菌、除螨、防臭和抗紫外線功能。竹納米纖維素是一種可再生自然資源，具有許多優良性能，如較大的化學反應活性、較大比表面積、高結晶度、高強度、超精細結構和高透明性以及極強的與其他物質的互相滲透力，在納米復合材料方面具有很好的應用前景。但纖維素表面存在大量的羥基，具有強親水性，在有機溶劑中的分散性不夠好，與聚合物材料的相容性差，限制了其在納米復合材料中的應用。為了提高纖維素與聚合物材料的相容性，必須對纖維素進行表面改性。

因此，本發明旨在研發一種竹納米纖維聚乙烯多層復合氣體阻隔材料，使其在具有良好的氣體阻隔性能的同時，具有天然抗菌、抑菌和抗紫外線等功能。

發明內容

基于背景技術存在的技術問題，本發明提出了一種竹纖維聚乙烯多層復合氣體阻隔材料的制備方法。

本發明提出的一種竹纖維聚乙烯多層復合氣體阻隔材料的制備方法，其步驟如下：

S1：竹納米纖維的制備：將竹纖維經NaOH溶液高溫處理，去離子水清洗，高溫烘干，粉粹后，加入到LiCl/二甲基乙酰胺溶液中進行攪拌，然后使用超聲波破碎儀破碎，得到竹納米纖維素溶液；

S2：竹納米纖維的改性：將步驟S1中所述的竹納米纖維溶液，加入到水解后的硅烷偶聯劑溶液中進行攪拌，制得改性竹納米纖維；

S3:聚乙烯層材料配置：將聚乙烯、相容劑、增韌劑、阻燃劑、抗氧化劑、馬來酸酐接枝聚乙烯加入高速混合器中攪拌充分混合均勻，得到聚乙烯層材料；