CN109135030A - 一种聚烯烃光量子透气膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚烯烃光量子透气膜及其制备方法，涉及高分子复合材料技术领域。本发明的聚烯烃光量子透气膜的原料由按质量计的35‑50%聚烯烃树脂混合物、45‑60%无机填料和3‑5%助剂组成，无机填料包括光量子材料。本发明的聚烯烃光量子透气膜借助量子点的光量子效应、特殊的光谱响应所带来的特殊生物活性，以提供优异的生物活性保鲜功能：一方面，膜的高透气性促进氧气和二氧化碳的扩散，有效稀释植物呼吸产生的二氧化碳，减缓厌氧菌的繁殖和植株腐败；另一方面，量子点释放的光量子场能够作用于植物细胞，抑制其水分的挥发，同时激活细胞或激发细胞的活性，延缓腐败变质，实现了高品质保鲜效果。

Description

一种聚烯烃光量子透气膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子复合材料技术领域，尤其是一种聚烯烃光量子透气膜及其制备方法。

背景技术

石墨烯量子点(Graphene Quantum Dots)一般是横向尺寸在100nm以下，纵向尺寸可以在几个纳米以下，具有一层、两层或者几层的石墨烯结构。石墨烯量子点具有生物低毒性、优异的水溶性、化学惰性、稳定的光量子效应及良好的表面修饰性等优点，成为制备光量子复合材料的优选助剂。石墨烯量子点由于边缘效应和量子尺寸效应，可表现出独特的光量子特质，从而能够向其周围环境释放具有生物活性的光量子场。

保鲜膜是一种常用的包装材料，广泛用于蔬菜、水果及肉类的保鲜。其保鲜原理是：一方面通过膜层的物理隔离作用阻隔空气流通，从而延缓物品的氧化；另一方面形成对水汽扩散的阻挡，防止水分过快散发，从而间接延长食物存储时间，起到一定的保鲜作用。但是，对于果蔬类植物保鲜来讲，一方面，失活的植物机体会受到细菌的侵蚀，产生缓慢腐败；另一方面，植物固有的呼吸作用产生水汽，导致水汽在包装膜内壁凝结并与植物表面粘连，加速其腐败。尤其是针对松茸、山竹、香椿等高附加值果蔬产品的高品质保鲜，常规保鲜膜的常温和冷藏保鲜问题成为限制其高品质存贮和运输的瓶颈，因此也严重制约了产品输出和偏远地区的经济发展。针对上述突出问题，需突破新鲜果蔬产温和冷藏保鲜的技术难题，开发高端果蔬产品可在常温和冷藏条件下长时间保鲜的新型保鲜膜包装材料。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种聚烯烃光量子透气膜，该透气膜力学性能高、热稳定性好，利用光量子点的光量子场性质提供了优异的生物保鲜功能。

本发明的第二发明目的在于，提供一种聚烯烃光量子透气膜的制备方法，用于制备上述聚烯烃光量子透气膜。

本发明采用的技术方案如下：

一种聚烯烃光量子透气膜，其原料由按质量计的35-50%聚烯烃树脂混合物、45-60%无机填料和3-5%助剂组成，所述无机填料包括光量子材料。

由于采用了上述技术方案，光量子材料在力学性能方面可提高薄膜的弹性强度、耐磨性、硬度和热稳定性，在功能性方面，量子点释放出的特殊光波长具有激活生物分子活性功能，对果蔬起到良好的保鲜作用。光量子材料具有特殊的光量子效应以及光谱效应，可提供优异的生物活性保鲜功能：一方面，膜的高透气性形成氧气和二氧化碳的有效扩散，有效稀释植物呼吸产生的二氧化碳浓度，减缓厌氧菌的繁殖和植株腐败；另一方面，量子点释放的光量子场能够作用于植物细胞，抑制其水分的挥发，同时激活机体细胞或激发细胞的活性，延缓腐败变质，从根本上实现了高品质保鲜效果。

本发明的一种聚烯烃光量子透气膜，所述聚烯烃树脂混合物包括线性低密度聚乙烯85-90wt%，高密度聚乙烯6-9wt%，聚丙烯4-6wt%。

需要说明的是，本发明中所称的“线性低密度聚乙烯”和“高密度聚乙烯”均为标准产品，已市场化，是清楚的。

由于采用了上述技术方案，高密度聚乙烯和聚丙烯分别具有良好的力学性能、化学稳定性、电绝缘性、透明或半透明等特性，改善薄膜的耐高温和高湿性能，尺寸稳定性和表面光洁度。

本发明的一种聚烯烃光量子透气膜，所述无机填料包括光量子粉20-40wt%，无机氧化物40-55wt%，无机酸盐20-40wt%。

本发明的一种聚烯烃光量子透气膜，所述光量子材料为石墨烯光量子点。

本发明的一种聚烯烃光量子透气膜，其所述无机氧化物选自二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、二氧化锆中的一种或几种的组合，所述无机氧化物的粒径为20-100nm。

由于采用了上述技术方案，采用粒径为纳米级的无机氧化物，在力学性能方面，可提高薄膜冲击强度5-10%，提高断裂伸长率3-5%，拉伸强度略有提高；在热学性能方面，可使热膨胀系数和收缩率下降，热稳定性提高；在功能性方面经表面处理后在薄膜中结成微孔核，可提高薄膜的透气性能和防雾滴性能。此外，可降低薄膜的制造成本，还可以促进薄膜降解，在环境保护方面具有积极的作用。

本发明的一种聚烯烃光量子透气膜，所述无机酸盐选自硅酸钙、碳酸钙、磷酸铝钾、硫酸钡中的一种或几种的组合，所述无机酸盐的粒径小于2500目。

由于采用了上述技术方案，采用粒径小于2500目的无机酸盐，进一步提高产品的力学性能和热学性能，并且在产品的品相上由于其良好的透光性具有提高薄膜光洁度的功能。

本发明的一种聚烯烃光量子透气膜，所述助剂包括偶联剂40-60wt%，分散剂20-30wt%，抗氧化剂10-15wt%，加工助剂10-15wt%。

本发明的一种聚烯烃光量子透气膜，所述偶联剂选用铝镐有机金属络合物偶联剂或稀土偶联剂；所述分散剂包括氧化聚乙烯蜡40-50wt%、高级醇25-30wt%、聚乙烯蜡25-30wt%；所述抗氧化剂选用硫代酯类抗氧化剂或季戊四醇酯抗氧化剂；所述加工助剂选用硬脂酸加工助剂。

由于采用了上述技术方案，偶联剂在无机体系中具有良好的分散和改性作用，分散剂可进一步提高无机添料的分散效果，在塑料薄膜加工、贮存及应用过程中，抗氧化剂对氧化降解有一定的抑制作用，从而保持薄膜性能的稳定。加工助剂可以改进薄膜的加工性能，促进薄膜加工混合料塑化、提供合适的熔体强度，保证塑化过程的均匀度，以便在尽可能低的温度下获得良好的塑化性和表面光洁度。

需要说明的是，本发明中所指的“高级醇”为C16-C18的一元醇。

本发明的一种聚烯烃光量子透气膜，其包括如下步骤：将无机填料、聚烯烃树脂混合物以及助剂混合制备成粒状母料，然后将粒状母料除湿干燥，再依次经过熔融塑化挤出、经膜头流延成膜或吹塑成膜、预热、拉伸、冷却定型、电晕处理、厚度检测、收卷切边即得。

本发明的一种聚烯烃光量子透气膜，所述粒状母料通过如下步骤制备而成：

（1）把无机填料加入到高混机内以400-600r/min的速度搅拌15-20分钟，并加热到100-105℃；

（2）加偶联剂混合包覆处理10-15分钟，然后加入分散剂以400-600r/min的速度搅拌5-10分钟，温度升至130℃；

（3）加入聚烯烃树脂混合物、抗氧化剂和加工助剂搅拌混合均匀至膏状；

（4）置于挤出造粒机中，通过螺杆挤压熔融挤出，塑化造粒、热切、风冷制成粒状母料。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明借助量子点的光量子效应、特殊的光谱响应所带来的特殊生物活性，提供一种聚烯烃光量子透气膜。该聚烯烃光量子透气膜是一种新型高分子基纳米复合材料，是纳米材料复合产品开发及量子新功能应用开发与深加工项目。该产品具有高透气性，并且量子点特殊的光量子场性质提供了优异的生物活性保鲜功能：一方面，膜的高透气性形成氧气和二氧化碳的有效扩散，有效稀释植物呼吸产生的二氧化碳浓度，减缓厌氧菌的繁殖和植株腐败；另一方面，量子点释放的光量子场能够作用于植物细胞，抑制其水分的挥发，同时激活机体细胞或激发细胞的活性，延缓腐败变质，从根本上实现了高品质保鲜效果。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例1

本实施例提供一种聚烯烃光量子透气膜，其原料由按质量计的35%聚烯烃树脂混合物、60%无机填料和5%助剂组成。

实施例2

本实施例提供一种聚烯烃光量子透气膜，其原料由按质量计的50%聚烯烃树脂混合物、47%无机填料和3%助剂组成。

其中，聚烯烃树脂混合物由按质量计的85%线性低密度聚乙烯为基材，添加9%高密度聚乙烯和6%聚丙烯改性而成。

无机填料由按质量计的55%无机氧化物；25%无机酸盐；以及20%石墨烯量子点纳米粉组成。

助剂由按质量计的40%偶联剂、30%分散剂、15%抗氧化剂、15%加工助剂组成。

实施例3

本实施例提供一种聚烯烃光量子透气膜，其原料由按质量计的40%聚烯烃树脂混合物、56%无机填料和4%助剂组成。

其中，聚烯烃树脂混合物由按质量计的90%线性低密度聚乙烯为基材，添加6%高密度聚乙烯和4%聚丙烯改性而成；

无机填料由按质量计的40%无机氧化物；40%无机酸盐；以及20%石墨烯量子点纳米粉组成。无机氧化物选自二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、二氧化锆中的一种或几种的组合，无机酸盐选自硅酸钙、碳酸钙、磷酸铝钾、硫酸钡的一种或几种的组合。

助剂由按质量计的60%偶联剂、20%分散剂、10%抗氧化剂、10%加工助剂组成。偶联剂采用铝镐有机金属络合物偶联剂或稀土偶联剂；分散剂包括氧化聚乙烯蜡、高级醇、聚乙烯蜡；抗氧化剂选用硫代酯类抗氧化剂或季戊四醇酯抗氧化剂；加工助剂采用硬脂酸加工助剂。

实施例4

本实施例提供一种聚烯烃光量子透气膜，其原料由按质量计的45%聚烯烃树脂混合物、51%无机填料和4%助剂组成。

其中，聚烯烃树脂混合物由按质量计的87%线性低密度聚乙烯为基材，添加8%高密度聚乙烯和5%聚丙烯改性而成。

无机填料由按质量计的40%无机氧化物；20%无机酸盐；以及40%石墨烯量子点纳米粉组成。无机氧化物为二氧化硅、二氧化钛、二氧化锆三种的组合物，无机氧化物的粒径为20-100nm。无机酸盐磷酸铝钾、硫酸钡两种的组合物，无机酸盐的粒径小于2500目。

助剂由按质量计的40%的稀土偶联剂、30%的分散剂、15%的抗氧化剂、15%的加工助剂组成。偶联剂选用铝镐有机金属络合物偶联剂。分散剂包括按质量计的50%氧化聚乙烯蜡、25%的高级醇、25%的聚乙烯蜡；抗氧化剂选用硫代酯类抗氧化剂；加工助剂采用硬脂酸加工助剂。

实施例5

本实施例提供一种聚烯烃光量子透气膜，其原料由按质量计的47%聚烯烃树脂混合物、49%无机填料和4%助剂组成。

其中，聚烯烃树脂混合物由按质量计的88%线性低密度聚乙烯为基材，添加7%高密度聚乙烯和5%聚丙烯改性而成。

无机填料由按质量计的48%二氧化锆、二氧化钛和氧化铝的混合物、32%硫酸钡以及20%石墨烯量子点纳米粉组成；无机氧化物为二氧化钛，无机氧化物的粒径为20-100nm。无机酸盐磷酸铝钾、硫酸钡、碳酸钙三种的组合物，无机酸盐的粒径小于2500目。

助剂由按质量计的50%的稀土偶联剂、25%的分散剂、12%的抗氧化剂、13%的加工助剂组成。偶联剂选用铝镐有机金属络合物偶联剂。分散剂包括按质量计的40%氧化聚乙烯蜡、30%的高级醇、30%的聚乙烯蜡；抗氧化剂选用季戊四醇酯抗氧化剂；加工助剂采用硬脂酸加工助剂。

实施例6

本实施例提供一种聚烯烃光量子透气膜的制备方法，其包括如下制备步骤如下：

1.制备粒状母料

（1）把无机填料加入到高混机内以400-600r/min的速度搅拌15分钟，并加热到100-105℃；

（2）加偶联剂混合包覆处理10分钟，然后加入分散剂以400-600r/min的速度搅拌5分钟，温度升至130℃；

（3）分别加入聚烯烃树脂混合物、抗氧化剂和加工助剂搅拌混合均匀至膏状；

（4）置于造粒机，螺杆挤压熔融挤出，热切风冷制成粒状母料。

2.制备薄膜

将母料经除湿干燥，置于挤出机中熔融塑化挤出，经膜头流延成膜或吹塑成膜，预热、拉伸、冷却定型、电晕处理、检测厚度、收卷切边，制成性能优越的聚烯烃光量子透气膜产品。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

1.一种聚烯烃光量子透气膜，其特征在于，其原料由按质量计的35-50%聚烯烃树脂混合物、45-60%无机填料和3-5%助剂组成，所述无机填料包括光量子材料。

2.根据权利要求1所述的聚烯烃光量子透气膜，其特征在于，所述聚烯烃树脂混合物包括线性低密度聚乙烯85-90wt%，高密度聚乙烯6-9wt%，聚丙烯4-6wt%。

3.根据权利要求1所述的聚烯烃光量子透气膜，其特征在于，所述无机填料包括光量子粉20-40wt%，无机氧化物40-55wt%，无机酸盐20-40wt%。

4.根据权利要求3所述的聚烯烃光量子透气膜，其特征在于，所述光量子材料为石墨烯光量子点。

5.根据权利要求3所述的聚烯烃光量子透气膜，其特征在于，其所述无机氧化物选自二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、二氧化锆中的一种或几种的组合，所述无机氧化物的粒径为20-100nm。

6.根据权利要求3所述的聚烯烃光量子透气膜，其特征在于，所述无机酸盐选自硅酸钙、碳酸钙、磷酸铝钾、硫酸钡中的一种或几种的组合，所述无机酸盐的粒径小于2500目。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的聚烯烃光量子透气膜，其特征在于，所述助剂包括偶联剂40-60wt%，分散剂20-30wt%，抗氧化剂10-15wt%，加工助剂10-15wt%。

8.根据权利要求7所述的聚烯烃光量子透气膜，其特征在于，所述偶联剂选用铝镐有机金属络合物偶联剂或稀土偶联剂；所述分散剂包括氧化聚乙烯蜡40-50wt%、高级醇25-30wt%、聚乙烯蜡25-30wt%；所述抗氧化剂选用硫代酯类抗氧化剂或季戊四醇酯抗氧化剂；所述加工助剂选用硬脂酸加工助剂。

9.一种聚烯烃光量子透气膜的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：将无机填料、聚烯烃树脂混合物以及助剂混合制备成粒状母料，然后将粒状母料除湿干燥，再依次经过熔融塑化挤出、经膜头流延成膜或吹塑成膜、预热、拉伸、冷却定型、电晕处理、厚度检测、收卷切边即得。

10.根据权利要求9所述的聚烯烃光量子透气膜的制备方法，其特征在于，所述粒状母料通过如下步骤制备而成：

（1）把无机填料加入到高混机内以400-600r/min的速度搅拌15-20分钟，并加热到100-105℃；

（2）加偶联剂混合包覆处理10-15分钟，然后加入分散剂以400-600r/min的速度搅拌5-10分钟，温度升至130℃；

（3）加入聚烯烃树脂混合物、抗氧化剂和加工助剂搅拌混合均匀至膏状；

（4）置于挤出造粒机中，通过螺杆挤压熔融挤出，塑化造粒、热切、风冷制成粒状母料。