CN108530690A - 一种高分子薄膜材料及其制备方法 - Google Patents

一种高分子薄膜材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种高分子薄膜材料及其制备方法，由以下成分制备而成：石墨烯、高分子基材、天然淀粉、功能性单体、硬脂酸、石蜡、聚乙烯醇、十二烷基硫酸钠、羧甲基纤维素钠、添加剂、引发剂、乳酸、固化粘合剂和水。本发明降低了薄膜的加工成本，对环境无害，兼具柔韧性和高透明性，对水汽和氧气有优异的阻隔性能，降解速率高且力学性能优异，可应用范围广。

Description

一种高分子薄膜材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种高分子薄膜材料及其制备方法。
背景技术
石油、煤炭等石化资源日益减少，与之并存的是一些高分子材料的废弃物及有机溶剂的挥发日益威胁人类赖以生存的环境。随着工业发展而诞生的化学合成塑料制品，因其价格便宜，性质稳定而广泛应用于食品包装及保鲜等领域中，使用后遗弃在环境中降解困难，造成“白色污染”。为了缓解“白色污染”给人类生存、健康与发展带来的不利影响，研究开发绿色环保的高分子薄膜材料逐渐受到重视，因此寻求一种既具有塑料的优良性能又能被微生物完全降解的绿色环保高分子薄膜材料是解决当前白色污染最可行的方法。
而目前的高分子材料存在着加工成本高、各方面性能还不完善的缺点，因此无法推广使用，因此需要一种更好的高分子薄膜材料的制备方法，来改善现有技术的不足。
发明内容
本发明的目的是提供一种高分子薄膜材料及其制备方法，本发明降低了薄膜的加工成本，对环境无害，兼具柔韧性和高透明性，对水汽和氧气有优异的阻隔性能，降解速率高且力学性能优异，可应用范围广。
本发明提供了如下的技术方案：
一种高分子薄膜材料，包括以下重量份的原料：石墨烯22-29份、高分子基材24-36份、天然淀粉33-39份、功能性单体12-17份、硬脂酸6-11份、石蜡4-9份、聚乙烯醇11-16份、十二烷基硫酸钠8-14份、羧甲基纤维素钠8-14份、添加剂5-8份、引发剂7-12份、乳酸14-18份、固化粘合剂7-11份和水13-19份。
优选的，所述薄膜材料包括以下重量份的原料：石墨烯24-29份、高分子基材24-33份、天然淀粉35-39份、功能性单体12-16份、硬脂酸8-11份、石蜡6-9份、聚乙烯醇14-16份、十二烷基硫酸钠8-11份、羧甲基纤维素钠8-12份、添加剂5-7份、引发剂9-12份、乳酸14-16份、固化粘合剂7-10份和水13-17份。
优选的，所述薄膜材料包括以下重量份的原料：石墨烯28份、高分子基材31份、天然淀粉36份、功能性单体15份、硬脂酸11份、石蜡9份、聚乙烯醇14份、十二烷基硫酸钠11份、羧甲基纤维素钠8份、添加剂7份、引发剂9份、乳酸16份、固化粘合剂7份和水16份。
一种高分子薄膜材料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将石墨烯和羧甲基纤维素钠投入到聚乙烯醇中，再导入超声波分散器中，进行分散30-40min，得到材料一；
b、将高分子基材、功能性单体、石蜡和引发剂混合导入混料机中，在80-90℃下加热并搅拌，混合30-40min，得到材料二；
c、将天然淀粉、乳酸和水混合，导入搅拌机中，在200-300r/min的转速下搅拌20-40min，再加入十二烷基硫酸钠、硬脂酸和添加剂，在55-65℃下接续搅拌30-40min，得到混合乳液；
d、将材料一、材料二和乳液一同导入高混机中，在60-70℃、600-800r/min的转速下搅拌反应1-2h，得到材料三；
e、将材料三和固化粘合剂导入挤出机中熔融挤出，导入模具中，置于3-5MPa的压强下，去除气泡，再经吹塑、拉伸工艺制备，即可得到成品。
优选的，所述步骤b的高分子基材为聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯和聚萘二酸乙二醇酯中的任一种或多种的混合。
优选的，所述步骤b的功能性单体为马来酸酐与甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯和丙烯酸羟丙酯中的任一种混合而成的单酯衍生物。
优选的，所述步骤b的引发剂为偶氮二异丁氰、异丙苯过氧化氢、过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯和过氧化苯甲酸叔丁酯中的任一种或几种的混合。
优选的，所述步骤c的添加剂为氨水和乙醇溶液按质量比2:5配制而成。
本发明的有益效果是：
本发明降低了薄膜的加工成本，对环境无害，兼具柔韧性和高透明性，对水汽和氧气有优异的阻隔性能，降解速率高且力学性能优异，可应用范围广。
本发明中采用的天然淀粉，其本身成本非常低廉，还属于可完全降解的食品级天然高分子，但是单纯的淀粉与水复合配制成的淀粉膜脆性大，而本发明中的高分子基材在现有技术中单独制备出的膜材料具有着降解速度慢的缺点，但是其成膜性能优异，本发明通过添加高分子基材与天然淀粉进行交联，减少该高分子基材的用量，将二者的优点相辅相成，使得制备的高分子膜材料力学性能优异，且降解速度快。
本发明中添加的石墨烯，可形成的石墨烯层，有利于提高成品膜材料的高阻隔性和柔韧性。
具体实施方式
实施例1
一种高分子薄膜材料，包括以下重量份的原料：石墨烯22份、高分子基材36份、天然淀粉33份、功能性单体17份、硬脂酸11份、石蜡9份、聚乙烯醇11份、十二烷基硫酸钠14份、羧甲基纤维素钠8份、添加剂5份、引发剂12份、乳酸14份、固化粘合剂7份和水19份。
一种高分子薄膜材料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将石墨烯和羧甲基纤维素钠投入到聚乙烯醇中，再导入超声波分散器中，进行分散40min，得到材料一；
b、将高分子基材、功能性单体、石蜡和引发剂混合导入混料机中，在90℃下加热并搅拌，混合30min，得到材料二；
c、将天然淀粉、乳酸和水混合，导入搅拌机中，在300r/min的转速下搅拌20min，再加入十二烷基硫酸钠、硬脂酸和添加剂，在55℃下接续搅拌40min，得到混合乳液；
d、将材料一、材料二和乳液一同导入高混机中，在70℃、600r/min的转速下搅拌反应1h，得到材料三；
e、将材料三和固化粘合剂导入挤出机中熔融挤出，导入模具中，置于5MPa的压强下，去除气泡，再经吹塑、拉伸工艺制备，即可得到成品。
步骤b的高分子基材为聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯和聚萘二酸乙二醇酯的混合。
步骤b的功能性单体为马来酸酐与丙烯酸羟丙酯混合而成的单酯衍生物。
步骤b的引发剂为偶氮二异丁氰、异丙苯过氧化氢、过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯和过氧化苯甲酸叔丁酯的混合。
步骤c的添加剂为氨水和乙醇溶液按质量比2:5配制而成。
实施例2
一种高分子薄膜材料，包括以下重量份的原料：石墨烯24份、高分子基材24份、天然淀粉35份、功能性单体12份、硬脂酸8份、石蜡6份、聚乙烯醇14份、十二烷基硫酸钠8份、羧甲基纤维素钠8份、添加剂5份、引发剂9份、乳酸14份、固化粘合剂7份和水13份。
一种高分子薄膜材料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将石墨烯和羧甲基纤维素钠投入到聚乙烯醇中，再导入超声波分散器中，进行分散30min，得到材料一；
b、将高分子基材、功能性单体、石蜡和引发剂混合导入混料机中，在80℃下加热并搅拌，混合30min，得到材料二；
c、将天然淀粉、乳酸和水混合，导入搅拌机中，在200r/min的转速下搅拌20min，再加入十二烷基硫酸钠、硬脂酸和添加剂，在55℃下接续搅拌30min，得到混合乳液；
d、将材料一、材料二和乳液一同导入高混机中，在60℃、600r/min的转速下搅拌反应1h，得到材料三；
e、将材料三和固化粘合剂导入挤出机中熔融挤出，导入模具中，置于3MPa的压强下，去除气泡，再经吹塑、拉伸工艺制备，即可得到成品。
步骤b的高分子基材为聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯和聚萘二酸乙二醇酯的混合。
步骤b的功能性单体为马来酸酐与丙烯酸羟乙酯混合而成的单酯衍生物。
步骤b的引发剂为偶氮二异丁氰、异丙苯过氧化氢、过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯和过氧化苯甲酸叔丁酯的混合。
步骤c的添加剂为氨水和乙醇溶液按质量比2:5配制而成。
实施例3
一种高分子薄膜材料，包括以下重量份的原料：石墨烯28份、高分子基材31份、天然淀粉36份、功能性单体15份、硬脂酸11份、石蜡9份、聚乙烯醇14份、十二烷基硫酸钠11份、羧甲基纤维素钠8份、添加剂7份、引发剂9份、乳酸16份、固化粘合剂7份和水16份。
一种高分子薄膜材料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将石墨烯和羧甲基纤维素钠投入到聚乙烯醇中，再导入超声波分散器中，进行分散40min，得到材料一；
b、将高分子基材、功能性单体、石蜡和引发剂混合导入混料机中，在90℃下加热并搅拌，混合40min，得到材料二；
c、将天然淀粉、乳酸和水混合，导入搅拌机中，在300r/min的转速下搅拌40min，再加入十二烷基硫酸钠、硬脂酸和添加剂，在65℃下接续搅拌40min，得到混合乳液；
d、将材料一、材料二和乳液一同导入高混机中，在70℃、680r/min的转速下搅拌反应1h，得到材料三；
e、将材料三和固化粘合剂导入挤出机中熔融挤出，导入模具中，置于5MPa的压强下，去除气泡，再经吹塑、拉伸工艺制备，即可得到成品。
步骤b的高分子基材为聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯和聚萘二酸乙二醇酯的混合。
步骤b的功能性单体为马来酸酐与甲基丙烯酸羟乙酯混合而成的单酯衍生物。
步骤b的引发剂为偶氮二异丁氰、异丙苯过氧化氢、过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯和过氧化苯甲酸叔丁酯的混合。
步骤c的添加剂为氨水和乙醇溶液按质量比2:5配制而成。
检测以上实施例制备的成品，得到以下检测数据：
表一：
项目 降解速度（天） 拉伸强度（MPa） 热变形温度（℃） 吸水性 断裂伸长率（%）
实施例1 35 450 119 不吸水 650
实施例2 41 480 126 不吸水 620
实施例3 36 420 116 不吸水 640
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高分子薄膜材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：石墨烯22-29份、高分子基材24-36份、天然淀粉33-39份、功能性单体12-17份、硬脂酸6-11份、石蜡4-9份、聚乙烯醇11-16份、十二烷基硫酸钠8-14份、羧甲基纤维素钠8-14份、添加剂5-8份、引发剂7-12份、乳酸14-18份、固化粘合剂7-11份和水13-19份。
2.根据权利要求1所述的一种高分子薄膜材料，其特征在于，所述薄膜材料包括以下重量份的原料：石墨烯24-29份、高分子基材24-33份、天然淀粉35-39份、功能性单体12-16份、硬脂酸8-11份、石蜡6-9份、聚乙烯醇14-16份、十二烷基硫酸钠8-11份、羧甲基纤维素钠8-12份、添加剂5-7份、引发剂9-12份、乳酸14-16份、固化粘合剂7-10份和水13-17份。
3.根据权利要求1所述的一种高分子薄膜材料，其特征在于，所述薄膜材料包括以下重量份的原料：石墨烯28份、高分子基材31份、天然淀粉36份、功能性单体15份、硬脂酸11份、石蜡9份、聚乙烯醇14份、十二烷基硫酸钠11份、羧甲基纤维素钠8份、添加剂7份、引发剂9份、乳酸16份、固化粘合剂7份和水16份。
4.权利要求1-3任一项所述的一种高分子薄膜材料的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
a、将石墨烯和羧甲基纤维素钠投入到聚乙烯醇中，再导入超声波分散器中，进行分散30-40min，得到材料一；
b、将高分子基材、功能性单体、石蜡和引发剂混合导入混料机中，在80-90℃下加热并搅拌，混合30-40min，得到材料二；
c、将天然淀粉、乳酸和水混合，导入搅拌机中，在200-300r/min的转速下搅拌20-40min，再加入十二烷基硫酸钠、硬脂酸和添加剂，在55-65℃下接续搅拌30-40min，得到混合乳液；
d、将材料一、材料二和乳液一同导入高混机中，在60-70℃、600-800r/min的转速下搅拌反应1-2h，得到材料三；
e、将材料三和固化粘合剂导入挤出机中熔融挤出，导入模具中，置于3-5MPa的压强下，去除气泡，再经吹塑、拉伸工艺制备，即可得到成品。
5.根据权利要求4所述的一种高分子薄膜材料的制备方法，其特征在于，所述步骤b的高分子基材为聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯和聚萘二酸乙二醇酯中的任一种或多种的混合。
6.根据权利要求4所述的一种高分子薄膜材料的制备方法，其特征在于，所述步骤b的功能性单体为马来酸酐与甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯和丙烯酸羟丙酯中的任一种混合而成的单酯衍生物。
7.根据权利要求4所述的一种高分子薄膜材料的制备方法，其特征在于，所述步骤b的引发剂为偶氮二异丁氰、异丙苯过氧化氢、过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯和过氧化苯甲酸叔丁酯中的任一种或几种的混合。
8.根据权利要求4所述的一种高分子薄膜材料的制备方法，其特征在于，所述步骤c的添加剂为氨水和乙醇溶液按质量比2:5配制而成。
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