CN112341696A - 一种纳米改性高阻隔膜及其制备方法 - Google Patents

一种纳米改性高阻隔膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及阻隔膜技术领域，具体公开了一种纳米改性高阻隔膜，按照重量份数计，由以下组分组成：高密度聚乙烯60～80份、改性石墨烯2～4份、改性纳米二氧化硅0.2～1份、改性纳米二氧化钛0.5～1.2份、促进剂0.5～2份、抗氧剂0.5～2份、光稳定剂0.5～2份；本发明还提供了一种纳米改性高阻隔膜的制备方法。本发明制备的纳米改性高阻隔膜，透光性好、力学性能优异，大大提高了薄膜对气体、水分的阻隔效果，同时也提高了防水抗污的效果，进一步保证了优异的阻隔效果，同时，本发明提供的隔膜制备方法是基于食品包装薄膜行业常规的干式复合方法，技术成熟、工艺简单、成本低廉、节能环保，具有广阔的发展前景和工业化推广价值。

Description

一种纳米改性高阻隔膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及阻隔膜技术领域，尤其涉及一种纳米改性高阻隔膜及其制备方法。
背景技术
高阻隔薄膜是把气体阻隔性很强的材料与热缝合性、水分阻隔性很强的多层结构薄膜，同时它在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能，长期使用温度可达120°C，电绝缘性优良；还具有很好的抗蠕变性、耐疲劳性和尺寸稳定性，是一种性能优异的包装薄膜，被广泛应用于各行各业。但目前现有薄膜对水分、空气的阻隔性能偏低，使得产品的保质期偏低，达不到预期的保质效果，所以，为了满足市场需求，增强薄膜对水分、空气的高阻隔性能，我们研制出一种纳米改性高阻隔膜及其制备方法。
发明内容
本发明的目的是提供节一种纳米改性高阻隔膜及其制备方法，可以有效解决背景技术中的问题。
为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种纳米改性高阻隔膜，按照重量份数计，由以下组分组成：高密度聚乙烯60～80份、改性石墨烯2～4份、改性纳米二氧化硅0.2～1份、改性纳米二氧化钛0.5～1.2份、促进剂0.5～2份、抗氧剂0.5～2份、光稳定剂0.5～2份。
优选的，所述促进剂为醛胺类、胍类、秋兰姆类、噻唑类、二硫代氨基甲酸盐类、黄原酸盐类、硫脲类、次磺酰胺类中的一种或者多种混合。
优选的，所述抗氧化剂采用四季戊四醇酯，所述光稳定剂采用受阻胺类光稳定剂。
本发明还提供一种纳米改性高阻隔膜的制备方法，应用于一种纳米改性高阻隔膜，具体制备步骤如下：
步骤一、制备改性剂；
步骤二、制备改性石墨烯；
步骤三、制备改性纳米二氧化硅，将表面活性剂和纳米二氧化硅反应，即可得到改性的纳米二氧化硅；
步骤四、制备改性纳米二氧化钛，将表面活性剂和纳米二氧化钛反应，即可得到改性的纳米二氧化钛；
步骤五、按照重量份数称取高密度聚乙烯、改性石墨烯、改性纳米二氧化硅、改性纳米二氧化钛，并将其投入搅拌器中进行搅拌，搅拌过程中添加促进剂、抗氧剂、光稳定剂，使其混合均匀，得到混合物；
步骤六、将混合物投入双螺杆挤出机内进行熔融、挤出、造粒，得到粒料；
步骤七、将粒料投入吹膜机内吹膜成型，得到纳米改性高阻隔膜料；
步骤八、将得到的纳米改性高阻隔膜料，采用多层共挤工艺挤出成型，然后经拉伸成膜，再对膜的表面进行电晕处理即可。
优选的，所述改性剂的制备方式为：配制乙醇溶液，经柠檬酸调节pH、超声分散后加入硅烷偶联剂，混合搅拌水解得到改性剂溶液。
优选的，所述改性石墨烯的制备方式为：向改性剂中加入石墨烯，将溶液在40-50°C下进行超声分散处理20-40min，将溶液置于油浴锅中加热至90-110°C，反应25-30h，将溶液除去溶剂、洗涤固体并干燥，制备得到改性石墨烯。
优选的，所述步骤三、四中的反应温度为60-80°C，反应时间为3-4h。
优选的，所述步骤六中挤出造粒时双螺杆挤出机的螺杆转速为100-140r/min，机头温度为140-170°C。
优选的，所述步骤八中挤出成型过程中挤出量为1300Kg/h，激冷辊转速为50m/min。
本发明的有益效果：本发明制备的一种纳米改性高阻隔膜，透光性好、力学性能优异，大大提高了薄膜对气体、水分的阻隔效果，同时也提高了防水抗污的效果，进一步保证了优异的阻隔效果，制得的复合薄膜美观平整，具有优异的抗水、防渗、抗老化、耐高温等特性，且粘结性强，增强了薄膜的使用效能，可应用于对阻隔性能要求较高的食品及药品包装，同时，本发明提供的隔膜制备方法是基于食品包装薄膜行业常规的干式复合方法，技术成熟、工艺简单、成本低廉、节能环保，具有广阔的发展前景和工业化推广价值。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
具体制备步骤如下：
步骤一、配制乙醇溶液，经柠檬酸调节pH、超声分散后加入硅烷偶联剂，混合搅拌水解得到改性剂溶液；
步骤二、向改性剂中加入石墨烯，将溶液在40-50°C下进行超声分散处理20-40min，将溶液置于油浴锅中加热至90-110°C，反应25-30h，将溶液除去溶剂、洗涤固体并干燥，制备得到改性石墨烯；
步骤三、将纳米二氧化硅和表面活性剂反应，将反应温度控制在60-80°C之间，反应时间为3-4h，得到改性的纳米二氧化硅；
步骤四、将纳米二氧化钛和表面活性剂反应，将反应温度控制在60-80°C之间，反应时间为3-4h，得到改性的纳米二氧化钛；
步骤五、按照重量份数称取高密度聚乙烯60份、改性石墨烯2份、改性纳米二氧化硅0.2份、改性纳米二氧化钛0.5份，并将其投入搅拌器中进行搅拌，搅拌过程中添加促进剂0.5份、抗氧剂0.5份、光稳定剂0.5份，使其混合均匀，得到混合物；
步骤六、将混合物投入双螺杆挤出机内进行熔融、挤出、造粒，得到粒料；
步骤七、将粒料投入吹膜机内吹膜成型，得到纳米改性高阻隔膜料；
步骤八、将得到的纳米改性高阻隔膜料，采用多层共挤工艺挤出成型，然后经拉伸成膜，再对膜的表面进行电晕处理即可。
实施例2
具体制备步骤如下：
步骤一、配制乙醇溶液，经柠檬酸调节pH、超声分散后加入硅烷偶联剂，混合搅拌水解得到改性剂溶液；
步骤二、向改性剂中加入石墨烯，将溶液在40-50°C下进行超声分散处理20-40min，将溶液置于油浴锅中加热至90-110°C，反应25-30h，将溶液除去溶剂、洗涤固体并干燥，制备得到改性石墨烯；
步骤三、将纳米二氧化硅和表面活性剂反应，将反应温度控制在60-80°C之间，反应时间为3-4h，得到改性的纳米二氧化硅；
步骤四、将纳米二氧化钛和表面活性剂反应，将反应温度控制在60-80°C之间，反应时间为3-4h，得到改性的纳米二氧化钛；
步骤五、按照重量份数称取高密度聚乙烯70份、改性石墨烯3份、改性纳米二氧化硅0.6份、改性纳米二氧化钛0.9份，并将其投入搅拌器中进行搅拌，搅拌过程中添加促进剂1.3份、抗氧剂1.3份、光稳定剂1.3份，使其混合均匀，得到混合物；
步骤六、将混合物投入双螺杆挤出机内进行熔融、挤出、造粒，得到粒料；
步骤七、将粒料投入吹膜机内吹膜成型，得到纳米改性高阻隔膜料；
步骤八、将得到的纳米改性高阻隔膜料，采用多层共挤工艺挤出成型，然后经拉伸成膜，再对膜的表面进行电晕处理即可。
实施例3
具体制备步骤如下：
步骤一、配制乙醇溶液，经柠檬酸调节pH、超声分散后加入硅烷偶联剂，混合搅拌水解得到改性剂溶液；
步骤二、向改性剂中加入石墨烯，将溶液在40-50°C下进行超声分散处理20-40min，将溶液置于油浴锅中加热至90-110°C，反应25-30h，将溶液除去溶剂、洗涤固体并干燥，制备得到改性石墨烯；
步骤三、将纳米二氧化硅和表面活性剂反应，将反应温度控制在60-80°C之间，反应时间为3-4h，得到改性的纳米二氧化硅；
步骤四、将纳米二氧化钛和表面活性剂反应，将反应温度控制在60-80°C之间，反应时间为3-4h，得到改性的纳米二氧化钛；
步骤五、按照重量份数称取高密度聚乙烯80份、改性石墨烯4份、改性纳米二氧化硅1份、改性纳米二氧化钛1.2份，并将其投入搅拌器中进行搅拌，搅拌过程中添加促进剂2份、抗氧剂2份、光稳定剂2份，使其混合均匀，得到混合物；
步骤六、将混合物投入双螺杆挤出机内进行熔融、挤出、造粒，得到粒料；
步骤七、将粒料投入吹膜机内吹膜成型，得到纳米改性高阻隔膜料；
步骤八、将得到的纳米改性高阻隔膜料，采用多层共挤工艺挤出成型，然后经拉伸成膜，再对膜的表面进行电晕处理即可。
经性能测试得知，本发明制备的一种纳米改性高阻隔膜，透光性好、力学性能优异，大大提高了薄膜对气体、水分的阻隔效果，同时也提高了防水抗污的效果，进一步保证了优异的阻隔效果。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种纳米改性高阻隔膜，其特征在于：按照重量份数计，由以下组分组成：高密度聚乙烯60～80份、改性石墨烯2～4份、改性纳米二氧化硅0.2～1份、改性纳米二氧化钛0.5～1.2份、促进剂0.5～2份、抗氧剂0.5～2份、光稳定剂0.5～2份。
2.根据权利要求1所述的一种纳米改性高阻隔膜，其特征在于：所述促进剂为醛胺类、胍类、秋兰姆类、噻唑类、二硫代氨基甲酸盐类、黄原酸盐类、硫脲类、次磺酰胺类中的一种或者多种混合。
3.根据权利要求1所述的一种纳米改性高阻隔膜，其特征在于：所述抗氧化剂采用四季戊四醇酯，所述光稳定剂采用受阻胺类光稳定剂。
4.一种纳米改性高阻隔膜的制备方法，应用于权利要求1～3中任意一项所述的一种纳米改性高阻隔膜，其特征在于：具体制备步骤如下：
步骤一、制备改性剂；
步骤二、制备改性石墨烯；
步骤三、制备改性纳米二氧化硅，将表面活性剂和纳米二氧化硅反应，即可得到改性的纳米二氧化硅；
步骤四、制备改性纳米二氧化钛，将表面活性剂和纳米二氧化钛反应，即可得到改性的纳米二氧化钛；
步骤五、按照重量份数称取高密度聚乙烯、改性石墨烯、改性纳米二氧化硅、改性纳米二氧化钛，并将其投入搅拌器中进行搅拌，搅拌过程中添加促进剂、抗氧剂、光稳定剂，使其混合均匀，得到混合物；
步骤六、将混合物投入双螺杆挤出机内进行熔融、挤出、造粒，得到粒料；
步骤七、将粒料投入吹膜机内吹膜成型，得到纳米改性高阻隔膜料；
步骤八、将得到的纳米改性高阻隔膜料，采用多层共挤工艺挤出成型，然后经拉伸成膜，再对膜的表面进行电晕处理即可。
5.根据权利要求4所述的一种纳米改性高阻隔膜的制备方法，其特征在于：所述改性剂的制备方式为：配制乙醇溶液，经柠檬酸调节pH、超声分散后加入硅烷偶联剂，混合搅拌水解得到改性剂溶液。
6.根据权利要求4所述的一种纳米改性高阻隔膜的制备方法，其特征在于：所述改性石墨烯的制备方式为：向改性剂中加入石墨烯，将溶液在40-50°C下进行超声分散处理20-40min，将溶液置于油浴锅中加热至90-110°C，反应25-30h，将溶液除去溶剂、洗涤固体并干燥，制备得到改性石墨烯。
7.根据权利要求4所述的一种纳米改性高阻隔膜的制备方法，其特征在于：所述步骤三、四中的反应温度为60-80°C，反应时间为3-4h。
8.根据权利要求4所述的一种纳米改性高阻隔膜的制备方法，其特征在于：所述步骤六中挤出造粒时双螺杆挤出机的螺杆转速为100-140r/min，机头温度为140-170°C。
9.根据权利要求4所述的一种纳米改性高阻隔膜的制备方法，其特征在于：所述步骤八中挤出成型过程中挤出量为1300Kg/h，激冷辊转速为50m/min。
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