[发明专利]一种生物降解高阻隔塑料薄膜材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及可降解高阻隔塑料薄膜材料，更具体的，涉及一种生物降解高阻隔塑料薄膜材料及其制备方法。

背景技术

近年来，研究开发高阻隔性材料成为塑料包装材料领域中的一个热门话题，这类材料对氧气、水蒸气和二氧化碳等有很高的阻隔性，使其具有防潮、保色、保香等特点，因此能很好的适应于各种特种塑料包装材料的需要。

塑料包装材料从工业品到生活领域同人类生活密切相关, 是塑料制品领域发展最快、应用最广的品种。随着社会的进步与发展，高效、节能、环保已成为塑料包装材料发展的趋势。然而目前所使用的高阻隔性塑料主要是聚乙烯醇类（EVOH）、聚偏二氯乙烯类（PVDC） 和尼龙类（PA）。这些塑料的共同特点是：品种少、价格昂贵、加工窗口窄、使用后不可降解，这些问题阻碍了塑料包装材料的广泛使用。

全降解聚甲基乙撑碳酸酯（PPC）不但具有一定的机械强度、优异的加工性能，而且还有良好的阻隔性能。PPC可用于-80℃的超低温保鲜膜、可降解发泡包装材料、一次性食品包装材料、一次性餐盒、全塑无压力饮料瓶等领域。

层状硅酸盐具有独特的层状结构，在与聚合物形成纳米复合材料后，能发挥有效的阻隔作用，对小分子气体和水蒸汽产生良好的阻隔性能。此外，由于层状硅酸盐的可膨润性和层间离子的可交换性，很容易与有机离子进行交换，使得层间距发生变化，表面由亲水性变为亲油性，这可使层状硅酸盐同大多数高分子具有很好的相容性。由于其价格低廉、阻隔性能卓越，高分子/粘土复合材料已成为一种新型的具有高阻隔性能的材料。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术问题，提供一种生物降解高阻隔塑料薄膜材料的制备方法，以优化高阻隔塑料薄膜生产工艺，便于产业化推广应用。

本发明的另一个目的在于提供一种生物降解高阻隔塑料薄膜材料，该薄膜材料具有良好的阻湿阻气性能。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种生物降解高阻隔塑料薄膜材料的制备方法，包括如下步骤：

S1.将有机化改性的层状硅酸盐和水溶性高分子分散在水溶液中得到浸渍液；

S2. 在基体聚合物薄膜上施加S1的浸渍液，干燥，使浸渍液形成涂覆层，获得所述生物降解高阻隔塑料薄膜材料；

所述基体聚合物薄膜为聚甲基乙撑碳酸酯薄膜。

本发明中，由于层状硅酸盐的可膨润性和其层间离子的可交换性，很容易与有机离子进行交换，使得层间距发生变化，其经过有机化改性后表面由亲水性变为亲油性，这使层状硅酸盐同大多数高分子具有很好的相容性。层状硅酸盐具有独特的层状结构，本发明采用水溶性高分子插层有机化改性的层状硅酸盐为阻隔增强层，能发挥有效的阻隔作用，对小分子气体和水蒸汽产生良好的阻隔作用。

最后，采用浸渍或涂布等施加方法将水溶性高分子插层有机化改性的层状硅酸盐涂覆到基体聚合物薄膜上，经干燥后有效的提高了基体聚合物薄膜的阻湿阻气性能。

本发明的S1中，有机化改性层状硅酸盐的方法可以参考现有对无机物进行有机化改性的方法。

本发明的S1中，所述分散的步骤为先将有机化改性的层状硅酸盐放入水中进行分散，由于层状硅酸盐上带有的大量羟基可以与水形成氢键，使得层间高度膨胀；然后再将水溶性高分子加入进行分散，后来加入的水溶性高分子对层状硅酸盐进行插层和剥离。对层状硅酸盐进行有效的插层和剥离，可以大大延长水分子、气体分子等小分子的扩散路径，从而提高其阻隔性能。

优选地，所述分散方式为超声分散和/或搅拌等常规分散方式，所述超声频率优选为40KHz～60KHz，超声的时间优选为30min～120min。

所述搅拌速率优选为120rpm～160rpm。

经过超声分散和/或搅拌分散后可得到宏观透明均匀、体系稳定的浸渍液。

本发明的S2中，所述浸渍液的施加工艺可为采用浸渍或涂布，浸渍是指将基体聚合物薄膜浸入到浸渍液中，使得基体聚合物薄膜的两面都涂覆有浸渍液；涂布是指常规的涂布工艺。

本发明的S2中，优选地，干燥的工艺为在80℃烘箱内干燥10min。在所述干燥工艺条件下，能确保水溶性高分子和层状硅酸盐在基体聚合物上形成分布均匀，结合良好的涂覆层。

本发明中，所述基体聚合物薄膜具有1层以上的涂覆层，进一步提高生物降解高阻隔塑料薄膜材料的阻湿阻气等性能。

本发明中，所述浸渍液中有机化改性的层状硅酸盐的质量浓度为1%～5%，所述水溶性高分子的质量浓度为1%～5%。