本發明屬于塑料薄膜,涉及一種高阻隔防潮塑料薄膜及其制備(bei)方法和應用。
背景技術:
1、塑料薄膜是用(yong)聚(ju)(ju)氯乙烯(xi)、聚(ju)(ju)乙烯(xi)、聚(ju)(ju)丙(bing)烯(xi)、聚(ju)(ju)苯乙烯(xi)以(yi)及(ji)(ji)其他(ta)樹脂制成的薄膜,用(yong)于(yu)包(bao)裝以(yi)及(ji)(ji)覆膜層(ceng),廣泛地應用(yong)于(yu)食品、醫藥、化工等領(ling)域。
2、塑料(liao)膜(mo)(mo)(mo)在(zai)對(dui)產品(pin)進行(xing)(xing)外(wai)(wai)包(bao)裝(zhuang)后,如果塑料(liao)膜(mo)(mo)(mo)阻(zu)隔性(xing)(xing)較差(cha),外(wai)(wai)部水(shui)汽會侵入塑料(liao)薄膜(mo)(mo)(mo)對(dui)包(bao)裝(zhuang)產品(pin)造成損壞;同時(shi)(shi)如果包(bao)裝(zhuang)產品(pin)的(de)(de)濕度較大(da),或塑料(liao)膜(mo)(mo)(mo)內部含有水(shui)分時(shi)(shi),就(jiu)導致產品(pin)處(chu)于較潮(chao)濕環境(jing)下,時(shi)(shi)間(jian)久后,包(bao)裝(zhuang)產品(pin)極易發(fa)生霉變(bian)現象,需(xu)要單獨在(zai)包(bao)裝(zhuang)內放置干燥劑,十分麻煩;因此亟需(xu)研發(fa)一(yi)種具有優良的(de)(de)阻(zu)隔性(xing)(xing)能,防(fang)止外(wai)(wai)部的(de)(de)水(shui)汽侵入;同時(shi)(shi)對(dui)包(bao)裝(zhuang)內的(de)(de)水(shui)汽進行(xing)(xing)吸(xi)附,達到吸(xi)濕防(fang)潮(chao)效(xiao)果的(de)(de)高阻(zu)隔性(xing)(xing)防(fang)潮(chao)塑料(liao)薄膜(mo)(mo)(mo)。
3、塑料薄(bo)膜(mo)食品(pin)包裝、醫療器械、電子產(chan)品(pin)、農(nong)業和化工等領(ling)域(yu)扮演著重要角色,聚乙烯薄(bo)膜(mo)常被(bei)用于制作一次(ci)性(xing)包裝袋、薄(bo)膜(mo)封口袋、包裝膜(mo)等,但由于其存在(zai)阻隔(ge)(ge)性(xing)能(neng)、耐濕熱性(xing)較差等問題,因(yin)此無法廣泛適用于一些需要高(gao)阻隔(ge)(ge)的包裝場(chang)景,使用阻隔(ge)(ge)性(xing)低(di)的包裝材料會加速其受潮(chao)變質(zhi),最終導(dao)致其腐壞。
4、因(yin)此,本(ben)技術提供(gong)了一種高阻(zu)隔防潮塑(su)料薄(bo)膜及其制備(bei)方法。
技術實現思路
1、本發明的目的在(zai)于提供一(yi)種高阻(zu)隔防潮塑(su)料(liao)薄膜及其(qi)制備方法和應用,所制備的塑(su)料(liao)薄膜具有優異的氧氣阻(zu)隔性(xing)、疏水性(xing)以及拉伸強(qiang)度(du)、抗撕裂(lie)強(qiang)度(du)。
2、本發明(ming)的目的可(ke)以通過以下技術方案實現:
3、一種(zhong)高阻隔防(fang)潮(chao)塑(su)(su)料薄膜,包(bao)括以下(xia)重(zhong)量份(fen)(fen)的原(yuan)料:改性(xing)聚乙烯(xi)70~95份(fen)(fen)、改性(xing)納米填料25~35份(fen)(fen)、塑(su)(su)料助劑3~5份(fen)(fen)、聚乙烯(xi)蠟1~3份(fen)(fen)、滑石粉(fen)0.2~0.5份(fen)(fen)、抗氧劑0.5~1.5份(fen)(fen);
4、其中所述改性聚乙(yi)烯的制備過程(cheng)如下:
5、s11、在低溫等離子(zi)體處理(li)儀中加(jia)入聚乙烯,通入氧氣(qi)并控制氣(qi)壓(ya)為(wei)13~17pa,功率為(wei)100~150w,處理(li)2~5min;
6、s12、在40~65℃條(tiao)件下,將肉(rou)(rou)桂(gui)(gui)酸(suan)與甲(jia)苯充分混合均勻后,加(jia)入(ru)環氧氯丙(bing)烷(wan)和(he)氫(qing)氧化(hua)(hua)鈉攪(jiao)拌(ban)4~6h,升溫至80~100℃,加(jia)入(ru)催(cui)化(hua)(hua)劑和(he)甲(jia)基丙(bing)烯(xi)(xi)酸(suan)甲(jia)酯,繼續攪(jiao)拌(ban)5~7h,制備得到肉(rou)(rou)桂(gui)(gui)酸(suan)改性甲(jia)基丙(bing)烯(xi)(xi)酸(suan)甲(jia)酯,其中肉(rou)(rou)桂(gui)(gui)酸(suan)、甲(jia)苯、環氧氯丙(bing)烷(wan)、氫(qing)氧化(hua)(hua)鈉、催(cui)化(hua)(hua)劑和(he)甲(jia)基丙(bing)烯(xi)(xi)酸(suan)甲(jia)酯的質量(liang)比為(wei)1:(3~4):(0.3~0.6):1:(0.03~0.05):1;
7、s13、將經過(guo)等(deng)離子體處理的聚乙烯(xi)(xi)(xi)置于50~75℃烘箱中(zhong)干燥12~18h,然后(hou)放入(ru)混煉(lian)機內,控(kong)制攪(jiao)拌(ban)速率(lv)40~90r/min下(xia),升(sheng)溫(wen)并恒溫(wen)至110~130℃,恒溫(wen)攪(jiao)拌(ban)10~20min后(hou),加(jia)入(ru)肉桂(gui)酸改(gai)性甲基丙烯(xi)(xi)(xi)酸甲酯(zhi),恒溫(wen)攪(jiao)拌(ban)15~25min后(hou),降(jiang)溫(wen)至80~95℃,然后(hou)加(jia)入(ru)過(guo)氧化苯甲酰,繼續攪(jiao)拌(ban)15~20min后(hou),降(jiang)溫(wen)出(chu)料并冷卻至-10~-5℃,用(yong)乙醇(chun)和乙醚先后(hou)洗滌3次,紅(hong)外燈下(xia)進行干燥,即得到(dao)改(gai)性聚乙烯(xi)(xi)(xi),其中(zhong)聚乙烯(xi)(xi)(xi)、肉桂(gui)酸改(gai)性甲基丙烯(xi)(xi)(xi)酸甲酯(zhi)、過(guo)氧化苯甲酰的質量比(bi)為100:(10~30):(0.4~0.8)。
8、作為本發明的一種優選技術(shu)方案,所述改性納米(mi)填料的制備方法如下:
9、s21、以(yi)質量份(fen)計(ji),70~75℃條件(jian)下(xia),將(jiang)100份(fen)納(na)米(mi)蒙脫土分散于(yu)體(ti)積比1:3的乙醇與水的混合溶液中,加入(ru)30份(fen)牛磺酸(suan),升溫(wen)至55℃,用85khz超聲震蕩(dang)0.5~1h,過濾除去溶劑后,在300℃下(xia)真空干燥后用球磨機以(yi)400r/min的轉速研磨6h后過200目篩,制得改性納(na)米(mi)蒙脫土;
10、s22、60~80℃條件下(xia)將(jiang)質量比(bi)為(wei)10:(3~5)的纖維素納(na)米晶和聚二甲基硅(gui)氧烷加入(ru)到二甲苯溶液(ye)中,在(zai)氮氣氛圍中攪拌(ban)7~9h,攪拌(ban)結束后,將(jiang)攪拌(ban)產(chan)物(wu)在(zai)-50℃進行冷凍干燥,制(zhi)備得到改性(xing)纖維素納(na)米晶;
11、s23、將質量比為1:(1~1.3)的改(gai)性纖維素納米晶與改(gai)性納米蒙脫(tuo)土充分研磨(mo)混合,制備得到(dao)所述改(gai)性納米填料。
12、作(zuo)為(wei)本發明的一種優選技術方案,所述塑(su)料助劑為(wei)硼酸(suan)(suan)鋁(lv)、硼酸(suan)(suan)鈉、硬脂酸(suan)(suan)鈣和硬脂酸(suan)(suan)鋅中的一種或(huo)多種。
13、作為(wei)本發明的一種(zhong)優選技術方案,所述抗氧劑(ji)(ji)為(wei)抗氧劑(ji)(ji)1010和抗氧劑(ji)(ji)168中的一種(zhong)或(huo)兩(liang)種(zhong)。
14、作為本發明的(de)一種優選技術方(fang)案(an),步驟(zou)s13中(zhong)(zhong),所(suo)述催化(hua)劑為三苯基(ji)(ji)膦、四丁基(ji)(ji)氯(lv)化(hua)膦和四丁基(ji)(ji)溴化(hua)銨中(zhong)(zhong)的(de)一種。
15、一種高阻(zu)隔防潮(chao)塑料薄膜的制備方法,包括以下(xia)步驟:
16、s61、按重量份計,將改性聚(ju)乙(yi)烯(xi)和改性納米填料充分混合均(jun)勻,在(zai)(zai)50~70℃的鼓風干燥箱中(zhong)烘(hong)干1~3h,再加入塑料助劑(ji)、聚(ju)乙(yi)烯(xi)蠟、滑石粉(fen)和抗氧劑(ji),在(zai)(zai)溫度(du)130~150℃、轉子速度(du)30~50r/min條(tiao)件下混合均(jun)勻;
17、s62、將混(hun)合均勻后(hou)(hou)的原(yuan)料放(fang)入壓片機,在(zai)15~18mpa持(chi)續3~6min,升壓至20~22mpa持(chi)續1~2min,最后(hou)(hou)加壓至28mpa持(chi)續1~3min,通過熱(re)壓制備得到所述高阻隔防潮(chao)塑(su)料薄(bo)膜。
18、作為本發(fa)明(ming)的一種優選技術方(fang)案,所述壓(ya)片機的參數為上層壓(ya)板溫(wen)度(du)130~150℃,下(xia)層壓(ya)板溫(wen)度(du)130~150℃。
19、作為本發(fa)明的一種(zhong)優選技術(shu)方案,所述高阻隔防潮塑料薄膜的厚(hou)度為0.2mm。
20、一(yi)種高阻(zu)隔(ge)防(fang)潮(chao)塑料薄膜的(de)應用,所述高阻(zu)隔(ge)防(fang)潮(chao)塑料薄膜可應用于食(shi)品包裝(zhuang)、食(shi)品包裝(zhuang)、一(yi)次性包裝(zhuang)袋(dai)和薄膜封口(kou)袋(dai)。
21、本發明中(zhong)通過對聚(ju)(ju)乙烯(xi)(xi)進(jin)行低溫(wen)等離子(zi)體處理,可(ke)(ke)以使聚(ju)(ju)乙烯(xi)(xi)表面粗糙度增加,增加表面積,從而可(ke)(ke)以提(ti)供更多的活(huo)性接枝位(wei)點,進(jin)一步提(ti)高(gao)后(hou)續聚(ju)(ju)乙烯(xi)(xi)與(yu)甲基丙(bing)烯(xi)(xi)酸(suan)甲酯發生(sheng)反應的效率。
22、在氫(qing)氧(yang)化(hua)鈉的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)堿(jian)性(xing)催化(hua)下(xia),肉桂酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)分(fen)(fen)子結構(gou)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)羧基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)會(hui)與(yu)(yu)環氧(yang)氯丙烷(wan)發(fa)生(sheng)(sheng)取代反應(ying),從(cong)而(er)形(xing)成(cheng)(cheng)環氧(yang)化(hua)合物,在催化(hua)劑作(zuo)用(yong)下(xia)該環氧(yang)化(hua)合物中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)環氧(yang)官能團會(hui)與(yu)(yu)甲(jia)(jia)(jia)(jia)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)丙烯(xi)(xi)酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)甲(jia)(jia)(jia)(jia)酯(zhi)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)羧基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)發(fa)生(sheng)(sheng)開環加(jia)成(cheng)(cheng)反應(ying),從(cong)而(er)得到改(gai)(gai)(gai)(gai)性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)甲(jia)(jia)(jia)(jia)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)丙烯(xi)(xi)酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)甲(jia)(jia)(jia)(jia)酯(zhi);由于(yu)肉桂酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)具(ju)有(you)(you)(you)疏(shu)水性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)苯環結構(gou),與(yu)(yu)甲(jia)(jia)(jia)(jia)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)丙烯(xi)(xi)酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)甲(jia)(jia)(jia)(jia)酯(zhi)反應(ying)后(hou)(hou)可(ke)以提(ti)高(gao)(gao)甲(jia)(jia)(jia)(jia)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)丙烯(xi)(xi)酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)甲(jia)(jia)(jia)(jia)酯(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)疏(shu)水性(xing),同(tong)時(shi)肉桂酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)具(ju)有(you)(you)(you)抗霉性(xing),可(ke)以進一步(bu)避(bi)免塑(su)料(liao)薄(bo)膜疏(shu)水性(xing)變差導致的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)霉問題(ti);在引(yin)發(fa)劑過氧(yang)化(hua)苯甲(jia)(jia)(jia)(jia)酰的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)下(xia),聚(ju)乙(yi)(yi)(yi)烯(xi)(xi)可(ke)以與(yu)(yu)改(gai)(gai)(gai)(gai)性(xing)后(hou)(hou)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)甲(jia)(jia)(jia)(jia)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)丙烯(xi)(xi)酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)甲(jia)(jia)(jia)(jia)酯(zhi)發(fa)生(sheng)(sheng)接(jie)(jie)枝(zhi)聚(ju)合反應(ying),引(yin)發(fa)劑使(shi)聚(ju)乙(yi)(yi)(yi)烯(xi)(xi)產生(sheng)(sheng)自(zi)由基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji),該聚(ju)乙(yi)(yi)(yi)烯(xi)(xi)自(zi)由基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)可(ke)以與(yu)(yu)改(gai)(gai)(gai)(gai)性(xing)甲(jia)(jia)(jia)(jia)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)丙烯(xi)(xi)酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)甲(jia)(jia)(jia)(jia)酯(zhi)單體發(fa)生(sheng)(sheng)反應(ying),改(gai)(gai)(gai)(gai)性(xing)甲(jia)(jia)(jia)(jia)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)丙烯(xi)(xi)酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)甲(jia)(jia)(jia)(jia)酯(zhi)分(fen)(fen)子中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)雙鍵打開,與(yu)(yu)聚(ju)乙(yi)(yi)(yi)烯(xi)(xi)自(zi)由基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)結合,形(xing)成(cheng)(cheng)新的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)共價鍵,從(cong)而(er)將改(gai)(gai)(gai)(gai)性(xing)甲(jia)(jia)(jia)(jia)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)丙烯(xi)(xi)酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)甲(jia)(jia)(jia)(jia)酯(zhi)接(jie)(jie)枝(zhi)到聚(ju)乙(yi)(yi)(yi)烯(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)子鏈(lian)上;聚(ju)乙(yi)(yi)(yi)烯(xi)(xi)本身(shen)密度較低,接(jie)(jie)枝(zhi)改(gai)(gai)(gai)(gai)性(xing)甲(jia)(jia)(jia)(jia)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)丙烯(xi)(xi)酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)甲(jia)(jia)(jia)(jia)酯(zhi)后(hou)(hou)較長的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)接(jie)(jie)枝(zhi)鏈(lian)可(ke)以填充聚(ju)乙(yi)(yi)(yi)烯(xi)(xi)分(fen)(fen)子間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)空(kong)隙,形(xing)成(cheng)(cheng)更(geng)加(jia)緊密的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)阻(zu)隔層,從(cong)而(er)提(ti)高(gao)(gao)聚(ju)乙(yi)(yi)(yi)烯(xi)(xi)材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)阻(zu)隔性(xing),同(tong)時(shi)由于(yu)接(jie)(jie)枝(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)改(gai)(gai)(gai)(gai)性(xing)甲(jia)(jia)(jia)(jia)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)丙烯(xi)(xi)酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)甲(jia)(jia)(jia)(jia)酯(zhi)支鏈(lian)上具(ju)有(you)(you)(you)疏(shu)水性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)苯環以及烷(wan)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji),因此聚(ju)乙(yi)(yi)(yi)烯(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)疏(shu)水性(xing)進一步(bu)增強。
23、聚(ju)二(er)甲(jia)基(ji)(ji)硅(gui)氧烷(wan)具有高(gao)度疏水性,將纖(xian)維(wei)素(su)納(na)米晶(jing)(jing)與聚(ju)二(er)甲(jia)基(ji)(ji)硅(gui)氧烷(wan)混(hun)合(he)通過攪(jiao)拌使兩(liang)者進(jin)行充分接(jie)觸和表面吸附,攪(jiao)拌后(hou)進(jin)行冷(leng)凍(dong)干(gan)燥,以除(chu)去溶劑并(bing)增(zeng)強兩(liang)者之間的結合(he)力(li),從而(er)制備得到穩(wen)定(ding)的改性纖(xian)維(wei)素(su)納(na)米晶(jing)(jing);通過聚(ju)二(er)甲(jia)基(ji)(ji)硅(gui)氧烷(wan)的改性,纖(xian)維(wei)素(su)納(na)米晶(jing)(jing)表面能降低(di),有助于(yu)纖(xian)維(wei)素(su)納(na)米晶(jing)(jing)在聚(ju)乙(yi)烯基(ji)(ji)體(ti)中的穩(wen)定(ding)分散。
24、牛磺酸(suan)通過離(li)(li)子(zi)交換反(fan)應,將納米(mi)(mi)蒙脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)土(tu)層(ceng)間的(de)(de)陽離(li)(li)子(zi)(如k+、na+、ca2+、mg2+等)部分(fen)或全部替(ti)換出(chu)來,這些(xie)陽離(li)(li)子(zi)轉變為(wei)可溶(rong)性(xing)(xing)鹽(yan)類而溶(rong)出(chu),從而削弱(ruo)了原來層(ceng)間的(de)(de)結(jie)合(he)力,使(shi)(shi)得層(ceng)間晶格裂(lie)開,層(ceng)間距增(zeng)(zeng)大從而直(zhi)接(jie)導致蒙脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)土(tu)的(de)(de)比表面(mian)積增(zeng)(zeng)加,這使(shi)(shi)得改(gai)性(xing)(xing)后(hou)的(de)(de)納米(mi)(mi)蒙脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)土(tu)具有更強的(de)(de)吸附能(neng)力,并且(qie)由(you)于層(ceng)間距變大可以(yi)形成更復(fu)(fu)雜的(de)(de)孔道(dao)結(jie)構,可以(yi)延長氣體或液體分(fen)子(zi)通過材料(liao)的(de)(de)路徑,從而增(zeng)(zeng)加滲(shen)透難(nan)度,提(ti)高阻(zu)隔性(xing)(xing)能(neng)同時牛磺酸(suan)作為(wei)一種有機(ji)化合(he)物,其(qi)改(gai)性(xing)(xing)可以(yi)使(shi)(shi)蒙脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)土(tu)表面(mian)由(you)親水性(xing)(xing)轉變為(wei)親油性(xing)(xing),降低其(qi)表面(mian)能(neng),從而提(ti)高與聚乙(yi)烯基底材料(liao)的(de)(de)相(xiang)容性(xing)(xing),有助于納米(mi)(mi)蒙脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)土(tu)的(de)(de)均勻分(fen)散,進而改(gai)善復(fu)(fu)合(he)材料(liao)的(de)(de)整體性(xing)(xing)能(neng)。
25、將改(gai)性納(na)米(mi)蒙脫土與改(gai)性纖維素(su)納(na)米(mi)晶通過研(yan)磨(mo)混合,由(you)于(yu)改(gai)性后(hou)的納(na)米(mi)蒙脫土的吸(xi)附力(li)更強(qiang),改(gai)性纖維素(su)納(na)米(mi)晶表面(mian)的聚二甲基(ji)硅氧烷鏈會通過疏水作用(yong)與范德華力(li)與納(na)米(mi)蒙脫土表面(mian)結合,同時經過牛磺酸改(gai)性的納(na)米(mi)蒙脫土表面(mian)有一定親油性,可以使納(na)米(mi)復(fu)合材(cai)(cai)料(liao)與聚乙烯(xi)基(ji)底形成(cheng)更緊密的界面(mian)結合,從而共同提高材(cai)(cai)料(liao)的拉伸強(qiang)度和抗撕裂強(qiang)度。
26、本發明的有益效果:
27、本(ben)發(fa)明(ming)中通過(guo)肉(rou)桂酸(suan)(suan)(suan)改(gai)(gai)性的(de)甲基(ji)丙烯酸(suan)(suan)(suan)甲酯在引發(fa)劑作(zuo)用(yong)下與經過(guo)等離子(zi)體(ti)處理的(de)聚乙(yi)烯發(fa)生接枝聚合反應,從而提高(gao)聚乙(yi)烯材料的(de)疏水性;并(bing)通過(guo)在聚乙(yi)烯基(ji)體(ti)中添加改(gai)(gai)性納(na)米(mi)填(tian)料,利(li)用(yong)通過(guo)牛磺酸(suan)(suan)(suan)改(gai)(gai)性的(de)納(na)米(mi)蒙脫(tuo)土與聚二甲基(ji)硅氧(yang)烷改(gai)(gai)性的(de)纖維素納(na)米(mi)晶通過(guo)研磨制備(bei)的(de)復合填(tian)料提高(gao)阻(zu)隔性、疏水性以(yi)及塑料薄(bo)膜的(de)拉伸強度和抗(kang)撕裂強度。