CN107022099B - 一种透明阻氧阻水薄膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种透明阻氧阻水薄膜及其制备方法。本发明提供的透明阻氧阻水薄膜通过使用吐温80对水滑石纳米片进行改性，吐温80的亲水基吸附于水滑石纳米片表面，疏水基在水滑石纳米片的外部，使水滑石纳米片具有疏水性，提高薄膜的阻水性能；大长径比的疏水改性水滑石纳米片和其平行于薄膜基底高度有序取向结构可以延长氧气和水蒸气透过薄膜的路径，从而起到阻隔氧气和水蒸气的作用；此外，疏水改性水滑石纳米片层与疏水性聚合物层交替层叠，保证了该有机‑无机复合薄膜的稳定性。

Description

一种透明阻氧阻水薄膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及包装材料的技术领域，尤其涉及一种透明阻氧阻水薄膜及其制备方法。
背景技术
食品、药品、电子器件等产品与氧气和水接触容易发生变质或被腐蚀，通常需要保存在无氧无水的氛围中，因此，要求易变质、易被腐蚀的产品的包装材料具有优异的阻氧和阻水性能。
塑料薄膜材料具有透明性、可弯折性，且阻氧和阻水性能优异，已被广泛用作密封包装材料。但塑料薄膜材料的热稳定性差，机械稳定性不高，不能完全满足密闭封装的要求，从而限制了其应用。
通过在塑料薄膜材料的聚合物原料中加入适量无机填料，将无机填料作为分散相分散于聚合物有机相中，能够增强塑料薄膜材料的热稳定性和机械性能，同时还可以保持材料的透明性，提高材料的气体阻隔性能。然而，在高湿度环境中，上述方法得到的有机-无机复合材料中的聚合物组分在水分子的作用下，容易产生塑化作用，气密性变差，阻氧和阻水性能下降。
发明内容
本发明的目的在于提供一种透明阻氧阻水薄膜及其制备方法。本发明所提供的透明阻氧阻水薄膜具有优异的氧气和水蒸气阻隔性能，且其制备工艺简单，成本低廉。
本发明提供了一种透明阻氧阻水薄膜，包括薄膜基底和附着在所述薄膜基底上的阻氧阻水层，所述阻氧阻水层包括交替层叠的疏水改性水滑石纳米片层和疏水性聚合物层；所述薄膜基底与阻氧阻水层中的疏水改性水滑石纳米片层相接；所述薄膜的最外层为疏水性聚合物层；所述疏水改性水滑石纳米片为平行于薄膜基底的有序取向结构；所述阻氧阻水层的总厚度为15～20μm；所述疏水改性水滑石纳米片层由吐温80对水滑石纳米片改性得到；所述疏水改性水滑石纳米片的长径比为10～200。
优选的，所述薄膜基底的材质为聚乙烯、聚丙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯。
优选的，所述疏水性聚合物层的材质为聚偏氟乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚丙烯或聚苯乙烯。
优选的，所述疏水改性水滑石纳米片层的厚度为50～200nm。
优选的，所述疏水性聚合物层的厚度为1000～2500nm。
优选的，所述疏水改性水滑石纳米片的长径比为10～100。
本发明还提供了一种上述透明阻氧阻水薄膜的制备方法，包括以下步骤：
将水滑石纳米片与吐温80水溶液混合，室温搅拌2～5h，进行疏水改性，得到疏水改性水滑石纳米片；
将所述疏水改性水滑石纳米片分散于水中，得到疏水改性水滑石纳米片分散液；
将所述疏水改性水滑石纳米片分散液和疏水性聚合物水分散液交替旋涂于薄膜基底表面，得到透明阻氧阻水薄膜。
优选的，所述水滑石纳米片与吐温80的质量比为25～40:1。
优选的，所述疏水改性水滑石纳米片分散液的质量浓度为0.3～0.8wt.％。
优选的，所述疏水性聚合物水分散液的质量浓度为2～5wt.％。
本发明提供了一种透明阻氧阻水薄膜，包括薄膜基底和附着在所述薄膜基底上的阻氧阻水层，所述阻氧阻水层包括交替层叠的疏水改性水滑石纳米片层和疏水性聚合物层；所述薄膜基底与阻氧阻水层中的疏水改性水滑石纳米片层相接；所述薄膜的最外层为疏水性聚合物层；所述疏水改性水滑石纳米片为平行于薄膜基底的有序取向结构；所述阻氧阻水层的总厚度为15～20μm；所述疏水改性水滑石纳米片层由吐温80对水滑石纳米片改性得到；所述疏水改性水滑石纳米片的长径比为10～200。本发明使用吐温80对水滑石纳米片进行改性，吐温80的亲水基吸附于水滑石纳米片表面，疏水基在水滑石纳米片的外部，使水滑石纳米片具有疏水性，提高薄膜的阻水性能；大长径比的疏水改性水滑石纳米片和其平行于薄膜基底高度有序取向结构可以延长氧气和水蒸气透过薄膜的路径，从而起到阻隔氧气和水蒸气的作用；此外，疏水改性水滑石纳米片层与疏水性聚合物层交替层叠，保证了该有机-无机复合薄膜的稳定性。
实验结果表明，本发明所提供的透明阻氧阻水薄膜具有优异的氧气和水蒸气阻隔性能，采用GB/T 1038-2000标准对本发明所提供的透明阻氧阻水薄膜的透气性进行测试，其氧气透过量为29.7～48.2cm3·m-2·day-1，水蒸气透过量为2.4～10.8cm3·m-2·day-1。
附图说明
图1实施例1所得疏水改性水滑石纳米片的SEM图；
图2实施例1所得透明阻氧阻水薄膜的XRD图；
图3实施例1所得透明阻氧阻水薄膜的SEM平面图；
图4实施例1所得透明阻氧阻水薄膜的SEM截面图；
图5实施例1所得透明阻氧阻水薄膜中的阻氧阻水层的TEM截面图；
图6实施例1所得透明阻氧阻水薄膜的AFM测试图；
图7实施例1所得透明阻氧阻水薄膜的氧气和水蒸气透过量图；
具体实施方式
本发明提供了一种透明阻氧阻水薄膜，包括薄膜基底和附着在所述薄膜基底上的阻氧阻水层，所述阻氧阻水层包括交替层叠的疏水改性水滑石纳米片层和疏水性聚合物层；所述薄膜基底与阻氧阻水层中的疏水改性水滑石纳米片层相接；所述薄膜的最外层为疏水性聚合物层；所述疏水改性水滑石纳米片为平行于薄膜基底的有序取向结构；所述阻氧阻水层的总厚度为15～20μm；所述疏水改性水滑石纳米片层由吐温80对水滑石纳米片改性得到；所述疏水改性水滑石纳米片的长径比为10～200。
在本发明中，所述薄膜基底的材质优选聚乙烯、聚丙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯，更优选聚对苯二甲酸乙二醇酯。本发明对所述薄膜基底的厚度没有特殊要求，采用本领域常用的有机薄膜厚度即可。在本发明中，所述薄膜基底的厚度优选为0.15～0.30mm。
在本发明中，所述疏水性聚合物层的材质优选聚偏氟乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚丙烯或聚苯乙烯，更优选聚二甲基硅氧烷。
在本发明中，所述疏水性聚合物层的厚度为1000～2500nm，优选1500～2000nm。
在本发明中，所述疏水改性水滑石纳米片层的厚度为50～200nm，优选100～150nm，更优选120～140nm。在本发明中，所述疏水改性水滑石纳米片层厚度过大，则薄膜容易产生裂纹，其稳定性下降；所述疏水改性水滑石纳米片层厚度过小，则薄膜的阻氧阻水性能变差。
在本发明中，所述疏水改性水滑石纳米片的长径比(即直径与厚度的比值)为10～200，优选10～100，更优选30～45。在本发明中，所述疏水改性水滑石纳米片的直径为70～800nm，厚度为4～30nm。
本发明还提供了一种上述透明阻氧阻水薄膜的制备方法，包括以下步骤：
将水滑石纳米片与吐温80水溶液混合，室温搅拌2～5h，进行疏水改性，得到疏水改性水滑石纳米片；
将所述疏水改性水滑石纳米片分散于水中，得到疏水改性水滑石纳米片分散液；
将所述疏水改性水滑石纳米片分散液和疏水性聚合物水分散液交替旋涂于薄膜基底表面，得到透明阻氧阻水薄膜。
本发明先将水滑石纳米片与吐温80水溶液混合，室温搅拌2～5h，经分离、洗涤、干燥，得到疏水改性水滑石纳米片。在本发明中，所述水滑石纳米片的直径为70～800nm，厚度为4～30nm，长径比为10～200。在本发明中，所述水滑石纳米片的长径比优选10～100，更优选30～45。
本发明对水滑石纳米片的来源没有特殊要求，可以是市售的水滑石纳米片，也可以是自制的水滑石纳米片。在本发明中，优选采用尿素法制备得到的水滑石纳米片。
在本发明中，所述水滑石纳米片的制备方法包括如下步骤：
将可溶性二价金属盐、可溶性三价金属盐、尿素和水混合，得到混合溶液；
将所述混合溶液在100～120℃，晶化20～30h，然后将反应体系冷却至室温，得到水滑石纳米片。
本发明在制备水滑石纳米片时，优选先配制可溶性二价金属盐与可溶性三价金属盐的混合金属盐溶液，然后将所述混合金属盐溶液与尿素溶液混合均匀，得到混合溶液。
在本发明中，所述可溶性二价金属盐优选为Mg、Zn或Ni的可溶性盐。
在本发明中，所述可溶性三价金属盐优选为Fe、Al或Co的可溶性盐。
在本发明中，所述可溶性二价金属盐中的金属离子与所述可溶性三价金属盐中的金属离子的摩尔比优选1:2～4，更优选1:2.5～3。
在本发明中，所述混合金属盐溶液中，可溶性二价金属盐的浓度优选0.2～0.6M，更优选0.3～0.5M。
在本发明中，所述尿素与所述混合金属盐溶液中金属离子的总物质的量的摩尔比为2～4:1，优选2.8～3.2:1。
在本发明中，所述尿素溶液的浓度优选0.5～1.5M。
本发明对所述混合金属盐溶液与尿素溶液混合的顺序没有特殊要求，可以是将所述混合盐溶液加入至尿素溶液，也可以是将所述尿素溶液加入至混合金属盐溶液中。
得到所述混合溶液后，本发明将所述混合溶液置于100～120℃的氛围中，晶化20～30h，然后将反应体系冷却至室温，得到水滑石纳米片。在本发明中，所述晶化的时间从所述混合溶液放入100～120℃的氛围中时开始计时。在本发明实施例中，将所述混合溶液置于100～120℃的烘箱中进行晶化。
在本发明中，所述晶化的时间优选23～25h。在本发明中，所述晶化的过程中，反应体系逐渐出现浑浊。
在本发明中，所述冷却的方式优选自然降温。
本发明将反应体系冷却至室温后，优选通过固液分离得到固体，然后经洗涤、干燥得到水滑石纳米片。本发明对固液分离的方式没有特殊要求，采用本领域常用的固液分离方式即可，如过滤、离心。在本发明中，优选采用离心分离的方式进行固液分离。在本发明中，所述离心分离的转速优选2000～3000r/min。在本发明中，所述离心分离的时间优选5～10min。
本发明对所述去离子水的用量没有特殊要求，能够将所述固体浸没即可。在本发明中，所述洗涤的方式优选离心洗涤。本发明对洗涤的次数没有特殊要求，洗涤至洗涤所述固体后的洗涤溶液为中性即可。在本发明中，所述洗涤的次数优选3～5次。
本发明对所述干燥的方式没有特殊要求，可以是真空干燥，也可以是鼓风干燥，本发明实施例中采用鼓风干燥。在本发明中，所述干燥的温度为50～70℃，优选55～65℃。在本发明中，所述干燥的时间为10～15h，优选12～14h。
在本发明中，所述水滑石纳米片与吐温80的质量比为25～40:1，优选30～35:1。
在本发明中，所述吐温80水溶液的质量浓度为0.2～0.6wt.％，优选0.25～0.4wt.％。
在本发明中，所述搅拌的转速为180～300r/min。
在本发明中，对水滑石纳米片进行疏水改性后，优选进行固液分离、洗涤、干燥，得到疏水改性水滑石纳米片。本发明对所述固液分离的方式没有特殊要求，采用本领域常规的固液分离方式即可，如过滤、离心，本发明实施例中采用离心分离的方式进行固液分离。在本发明中，所述离心分离的转速优选2000～3000r/min。在本发明中，所述离心分离的时间优选5～10min。
在本发明中，所述洗涤所用的溶剂优选采用去离子水。本发明对所述去离子水的用量没有特殊要求，能够将所述固体浸没即可。在本发明中，所述洗涤的方式优选离心洗涤。在本发明中，所述离心洗涤的转速优选2000～3000r/min。在本发明中，所述洗涤的次数优选3～5次。
本发明对所述干燥的方式没有特殊要求，采用本领域常规的干燥方式即可，如鼓风干燥、真空干燥等。在本发明中，优选采用鼓风干燥。在本发明中，所述干燥的温度优选50～70℃，更优选55～65℃。本发明对所述干燥的时间没有特殊要求，能够使疏水改性水滑石纳米片干燥至恒重即可。
得到疏水改性水滑石纳米片后，本发明将所述疏水改性水滑石纳米片分散于水中，得到疏水改性水滑石纳米片分散液。在本发明中，所述疏水改性水滑石纳米片分散液的质量浓度为0.3～0.8wt.％，优选0.5～0.6wt.％。
得到疏水性水滑石纳米片分散液后，本发明将所述疏水改性水滑石纳米片分散液和疏水性聚合物水分散液交替旋涂于薄膜基底表面，得到复合薄膜。
在本发明中，所述疏水性聚合物水分散液的质量浓度为2～5wt.％，优选3～4wt.％。
在本发明中，所述薄膜基底优选先进行清洗，再用于旋涂。在本发明中，所述清洗的步骤为将薄膜基底依次用丙酮、乙醇和去离子水进行超声清洗。在本发明中，所述超声清洗的超声强度为20000～30000Hz。在本发明中，使用各溶剂进行超声清洗的时间独立地为20～40min。
在本发明中，优选使用抽真空的方法将经清洗的薄膜基底吸附在旋转涂覆机上，然后将疏水改性水滑石纳米片分散液和疏水性聚合物水分散液交替旋涂于基底上。在本发明中，第一层旋涂层为疏水改性水滑石纳米片分散液，第二层旋涂层为疏水性聚合物水分散液，依次交替旋涂，每一层疏水改性水滑石纳米片分散液和一层疏水性聚合物水分散液为一个循环，最后一层为疏水性聚合物水分散液。在本发明中，旋涂疏水改性水滑石纳米片分散液的过程中，旋转涂覆机的转速为1800～2200r/min；旋涂疏水性聚合物水分散液时，旋转涂覆机的转速为4500～5500r/min。
得到复合薄膜后，本发明将所述复合薄膜从涂膜机上分离出来，在室温下晾干，得到透明阻氧阻水薄膜。在本发明中，所述晾干的时间为1～3h。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
1、将5.1282g Mg(NO3)2·6H2O、3.7513gAl(NO3)3·9H2O溶于50mL去离子水中，得到混合金属盐溶液；将4g尿素溶于50mL去离子水中，得到尿素溶液；将所述金属盐溶液与尿素溶液混合，搅拌均匀，置于110℃的烘箱中，晶化24h，然后将反应体系自然冷却至室温，离心分离得到固体；用去离子水洗涤所述固体，至洗涤后的去离子水为中性，得到水滑石纳米片；
2、按照水滑石纳米片与吐温80的质量比为35:1的比例将所述水滑石纳米片分散于浓度为0.25wt.％的吐温80水溶液中，室温搅拌4h，然后经分离、洗涤、干燥得到疏水改性水滑石纳米片；
3、分别配制质量浓度为0.5wt.％的疏水改性水滑石纳米片水分散液，质量浓度为4wt.％的聚二甲基硅氧烷水分散液；
4、将聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜依次用丙酮、乙醇和去离子水超声清洗30min，然后用去离子水冲洗，得到聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜基底；
5、将所述薄膜基底吸附于旋转涂膜机上，将所述疏水改性水滑石纳米片分散液和聚二甲基硅氧烷水分散液交替旋涂于薄膜基底表面，循环旋涂15次，得到复合薄膜；
6、将所述复合薄膜从涂膜机上分离并晾干，得到透明阻氧阻水薄膜。
使用扫描式电子显微镜对本实施例步骤2得到的疏水改性水滑石纳米片进行表征，如图1所示。经测量其平均直径为135nm，平均厚度为13nm，长径比为10.39。由图1可知，本发明所得疏水改性水滑石纳米片为二维层状结构，且粒径分布均匀，具有较大的长径比。
使用X射线衍射仪对本实施例所得透明阻氧阻水薄膜进行表征，如图2所示，图中(003)面、(006)面、(009)面、(010)面为水滑石特征峰，表明本实施例步骤1合成的固体为水滑石，且成功得到了含有水滑石的复合薄膜。
使用扫描式电子显微镜对本实施例得到的透明阻氧阻水薄膜进行表征，如图3所示。图3中颜色均一，说明本实施例所得透明阻氧阻水薄膜均一、完整，成膜良好。
使用扫描式电子显微镜对本实施例得到的透明阻氧阻水薄膜的截面进行表征，如图4所示。由图4可知，图颜色最深的部分为薄膜基底，中等深度为阻氧阻水层，较浅的部分为背景，说明本发明所得透明阻氧阻水薄膜的结构为阻氧阻水层附着在薄膜基底上，且本实施例中阻氧阻水层厚度为18μm。
将本实施例所得透明阻氧阻水薄膜进行冷冻-180℃切片，并使用透射电子显微镜对其截面进行表征，如图5所示。图中浅色的层为疏水性聚合物层，深色的层为疏水改性水滑石纳米片层，经测量，本实施例所得薄膜中，疏水性聚合物层的平均厚度为1140nm，疏水改性水滑石纳米片层的平均厚度为60nm。
使用原子显微镜对本实施例所得透明阻氧阻水薄膜进行表征，如图6所示。图6中表面圆片即为疏水改性水滑石纳米片，由图6可知，本实施例所得薄膜中疏水改性水滑石纳米片排列密集整齐，且均平行于基底平面，具有高度的有序取向性。
采用GB/T 1038-2000标准对本实施例所得透明阻氧阻水薄膜的氧气和水蒸气的透过性进行测试，并测试按照本实施例所述的方法循环旋涂5次(即阻氧阻水层为5层)、10次(即阻氧阻水层为10层)得到的薄膜以及本实施例所用薄膜基底的氧气和水蒸气的透过性进行测试，结果如图7所示。随着阻氧阻水层的层数增加，所得复合薄膜阻隔氧气和水蒸气的性能越好。阻氧阻水层为15层时，其氧气透过量为48.2cm3·m-2·day-1，水蒸气透过量为10.8cm3·m-2·day-1。
实施例2
1、将5.1282g Mg(NO3)2·6H2O、3.7513gAl(NO3)3·9H2O溶于50mL去离子水中，得到混合金属盐溶液；将4g尿素溶于50mL去离子水中，得到尿素溶液；将所述金属盐溶液与尿素溶液混合，搅拌均匀，置于100℃的烘箱中，晶化26h，然后将反应体系自然冷却至室温，离心分离得到固体；使用去离子水洗涤所述固体，至洗涤后的去离子水为中性，得到水滑石纳米片；
2、按照水滑石纳米片与吐温80的质量比为30:1的比例，将所述水滑石纳米片分散于浓度为0.25wt.％的吐温80水溶液中，室温搅拌4h，然后经分离、洗涤、干燥得到疏水改性水滑石纳米片；
3、分别配制质量浓度为0.5wt.％的疏水改性水滑石纳米片水分散液，质量浓度为3.5wt.％的聚偏氟乙烯水分散液；
4、将聚乙烯薄膜依次用丙酮、乙醇和去离子水超声清洗30min，然后用去离子水冲洗，得到聚乙烯薄膜基底；
5、将所述薄膜基底吸附于旋转涂膜机上，将所述疏水改性水滑石纳米片分散液和聚偏氟乙烯水分散液交替旋涂于薄膜基底表面，循环旋涂15次，得到复合薄膜；
6、将所述复合薄膜从涂膜机上分离并晾干，得到透明阻氧阻水薄膜。
使用扫描式电子显微镜对本实施例步骤2得到的疏水改性水滑石纳米片进行表征，结果类似于实施例1。经测量其平均直径为217nm，平均厚度为15nm，长径比为14.47。
使用X射线衍射仪对本实施例所得透明阻氧阻水薄膜进行表征，所得结果类似于实施例1。
使用扫描式电子显微镜对本实施例得到的透明阻氧阻水薄膜进行表征，结果类似于实施例1，所得薄膜表面均一、整齐，成膜良好。
使用扫描式电子显微镜对本实施例得到的透明阻氧阻水薄膜的截面进行表征，结果类似于实施例1，且本实施例中阻氧阻水层厚度为17.75μm。
使用透射电子显微镜对本实施所得薄膜的阻氧阻水层进行表征，结果类似于实施例1，疏水性聚合物层的平均厚度为1133nm，疏水改性水滑石纳米片层的平均厚度为50nm。
使用原子显微镜对本实施例所得透明阻氧阻水薄膜进行表征，结果类似于实施例1，所得薄膜中疏水改性水滑石纳米片均平行于基底平面，具有高度的有序取向性。
采用GB/T 1038-2000标准对本实施例所得透明阻氧阻水薄膜的氧气和水蒸气的透过性进行测试，其氧气透过量为42.4cm3·m-2·day-1，水蒸气透过量为8.2cm3·m-2·day-1。
实施例3
1、将5.1282g Mg(NO3)2·6H2O、3.7513gAl(NO3)3·9H2O溶于50mL去离子水中，得到混合金属盐溶液；将4g尿素溶于50mL去离子水中，得到尿素溶液；将所述金属盐溶液与尿素溶液混合，搅拌均匀，置于110℃的烘箱中，晶化24h，然后将反应体系自然冷却至室温，离心分离得到固体；使用去离子水洗涤所述固体，至洗涤后的去离子水为中性，得到水滑石纳米片；
2、按照水滑石纳米片与吐温80的质量比为30:1的比例，将所述水滑石纳米片分散于浓度为0.5wt.％的吐温80水溶液中，室温搅拌2h，然后经分离、洗涤、干燥得到疏水改性水滑石纳米片；
3、分别配制质量浓度为0.5wt.％的疏水改性水滑石纳米片水分散液，质量浓度为3.5wt.％的聚丙烯水分散液；
4、将聚氨酯薄膜依次用丙酮、乙醇和去离子水超声清洗30min，然后用去离子水冲洗，得到聚氨酯薄膜基底；
5、将所述薄膜基底吸附于旋转涂膜机上，将所述疏水改性水滑石纳米片分散液和聚丙烯水分散液交替旋涂于薄膜基底表面，循环旋涂15次，得到复合薄膜；
6、将所述复合薄膜从涂膜机上分离并晾干，得到透明阻氧阻水薄膜。
使用扫描式电子显微镜对本实施例步骤2得到的疏水改性水滑石纳米片进行表征，结果类似于实施例1。经测量其平均直径为528nm，平均厚度为17nm，长径比为31.06。
使用X射线衍射仪对本实施例所得透明阻氧阻水薄膜进行表征，所得结果类似于实施例1。
使用扫描式电子显微镜对本实施例得到的透明阻氧阻水薄膜进行表征，结果类似于实施例1，所得薄膜表面均一、整齐，成膜良好。
使用扫描式电子显微镜对本实施例得到的透明阻氧阻水薄膜的截面进行表征，结果类似于实施例1，且本实施例中阻氧阻水层厚度为18.15μm。
使用透射电子显微镜对本实施所得薄膜的阻氧阻水层进行表征，结果类似于实施例1，疏水性聚合物层的平均厚度为900nm，疏水改性水滑石纳米片层的平均厚度为17.25nm。
使用原子显微镜对本实施例所得透明阻氧阻水薄膜进行表征，结果类似于实施例1，所得薄膜中疏水改性水滑石纳米片均平行于基底平面，具有高度的有序取向性。
采用GB/T 1038-2000标准对本实施例所得透明阻氧阻水薄膜的氧气和水蒸气的透过性进行测试，其氧气透过量为35.1cm3·m-2·day-1，水蒸气透过量为4.6cm3·m-2·day-1。
实施例4
1、将5.1282g Mg(NO3)2·6H2O、3.7513gAl(NO3)3·9H2O、4g尿素溶于100mL去离子水中，搅拌均匀，置于110℃的烘箱中，晶化24h，然后将反应体系自然冷却至室温，离心分离得到固体；使用去离子水洗涤所述固体，至洗涤后的去离子水为中性，得到水滑石纳米片；
2、按照水滑石纳米片与吐温80的质量比为25:1的比例，将所述水滑石纳米片分散于浓度为0.25wt.％的吐温80水溶液中，室温搅拌4h，然后经分离、洗涤、干燥得到疏水改性水滑石纳米片；
3、分别配制质量浓度为0.5wt.％的疏水改性水滑石纳米片水分散液，质量浓度为4wt.％的聚苯乙烯水分散液；
4、将聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜依次用丙酮、乙醇和去离子水超声清洗30min，然后用去离子水冲洗，得到聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜基底；
5、将所述薄膜基底吸附于旋转涂膜机上，将所述疏水改性水滑石纳米片分散液和聚苯乙烯水分散液交替旋涂于薄膜基底表面，循环旋涂15次，得到复合薄膜；
6、将所述复合薄膜从涂膜机上分离并晾干，得到透明阻氧阻水薄膜。
使用扫描式电子显微镜对本实施例步骤2得到的疏水改性水滑石纳米片进行表征，结果类似于实施例1。经测量其平均直径为773nm，平均厚度为18nm，长径比为42.94。
使用X射线衍射仪对本实施例所得透明阻氧阻水薄膜进行表征，所得结果类似于实施例1。
使用扫描式电子显微镜对本实施例得到的透明阻氧阻水薄膜进行表征，结果类似于实施例1，所得薄膜表面均一、整齐，成膜良好。
使用扫描式电子显微镜对本实施例得到的透明阻氧阻水薄膜的截面进行表征，结果类似于实施例1，且本实施例中阻氧阻水层厚度为20.3μm。
使用透射电子显微镜对本实施所得薄膜的阻氧阻水层进行表征，结果类似于实施例1，疏水性聚合物层的平均厚度为1280nm，疏水改性水滑石纳米片层的平均厚度为73nm。
使用原子显微镜对本实施例所得透明阻氧阻水薄膜进行表征，结果类似于实施例1，所得薄膜中疏水改性水滑石纳米片均平行于基底平面，具有高度的有序取向性。
采用GB/T 1038-2000标准对本实施例所得透明阻氧阻水薄膜的氧气和水蒸气的透过性进行测试，其氧气透过量为29.7cm3·m-2·day-1，水蒸气透过量为2.4cm3·m-2·day-1。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种透明阻氧阻水薄膜，包括薄膜基底和附着在所述薄膜基底上的阻氧阻水层，所述阻氧阻水层包括交替层叠的疏水改性水滑石纳米片层和疏水性聚合物层；所述薄膜基底与阻氧阻水层中的疏水改性水滑石纳米片层相接；所述薄膜的最外层为疏水性聚合物层；所述疏水改性水滑石纳米片为平行于薄膜基底的有序取向结构；所述阻氧阻水层的总厚度为15～20μm；所述疏水改性水滑石纳米片层由吐温80对水滑石纳米片改性得到；所述疏水改性水滑石纳米片的长径比为10～42.94；所述疏水性聚合物层的材质为聚偏氟乙烯、聚丙烯或聚苯乙烯；所述疏水改性水滑石纳米片层的厚度为50～200nm；所述疏水性聚合物层的厚度为1000～2500nm。
2.如权利要求1所述的透明阻氧阻水薄膜，其特征在于，所述薄膜基底的材质为聚乙烯、聚丙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯。
3.权利要求1～2任意一项所述透明阻氧阻水薄膜的制备方法，包括以下步骤：
将水滑石纳米片与吐温80水溶液混合，室温搅拌2～5h，进行疏水改性，得到疏水改性水滑石纳米片；
将所述疏水改性水滑石纳米片分散于水中，得到疏水改性水滑石纳米片分散液；
将所述疏水改性水滑石纳米片分散液和疏水性聚合物水分散液交替旋涂于薄膜基底表面，得到透明阻氧阻水薄膜。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述水滑石纳米片与吐温80的质量比为25～40:1。
5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述疏水改性水滑石纳米片分散液的质量浓度为0.3～0.8wt.％。
6.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述疏水性聚合物水分散液的质量浓度为2～5wt.％。
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