[发明专利]一种阻氧透水薄膜及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种阻氧透水薄膜及其制备方法和应用，阻氧透水薄膜包括基底和阻氧透水层；阻氧透水层包括交替层叠的水滑石纳米片层和亲水性聚合物层；基底与阻氧透水层中的水滑石纳米片层相接，且最外层为亲水性聚合物层。实施例的结果表明，本发明阻氧透水薄膜的氧气透过量为1.128～2.783cm³·m^‑2·day^‑1·atm^‑1低于聚丙烯薄膜的氧气透过量98.143cm³·m^‑2·day^‑1·atm^‑1；本发明阻氧透水薄膜的水蒸气透过量为2.32cm³·m^‑2·day^‑1·atm^‑1，高于聚丙烯薄膜的水蒸气透过量1.95cm³·m^‑2·day^‑1·atm^‑1，本发明阻氧透水薄膜具有阻隔氧气和透过水蒸气的性能。

技术领域

本发明属于膜分离技术领域，尤其涉及一种阻氧透水薄膜及其制备方法和应用。

背景技术

有机无机复合薄膜作为气体阻隔薄膜已经得到了越来越多的关注。有机无机复合薄膜材料具有透明性、可弯折性，阻气性能较好的特性，已被广泛用作普通密封包装材料。现有技术中有机无机复合薄膜的气体阻隔通常是基于物理阻隔作用，只能单纯地实现对气体无差别的阻隔。然而在某些领域，例如厌氧湿法发酵、空气除湿等领域，要求薄膜在具有阻氧性能的同时还需有一定的水蒸气调节性能，即水蒸气透过性能，但是现有技术中并没有同时具有阻氧透水蒸气性能的薄膜的报道。

发明内容

本发明提供了一种阻氧透水薄膜，本发明提供的阻氧透水薄膜同时具有氧气阻隔和水蒸气透过性能。

本发明提供了一种阻氧透水薄膜，包括基底和阻氧透水层；所述阻氧透水层包括交替层叠的水滑石纳米片层和亲水性聚合物层；所述基底与阻氧透水层中的水滑石纳米片层相接；所述阻氧透水薄膜的最外层为亲水性聚合物层；所述水滑石纳米片层平行于基底。

优选的，所述基底的材质为聚乙烯、聚丙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯，所述亲水性聚合物层的材质为羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮或聚氯乙烯。

优选的，所述阻氧透水层的总厚度为6～9μm。

优选的，每层所述亲水性聚合物层的厚度为1～6μm。

优选的，所述水滑石纳米片层由水滑石纳米片组成，所述水滑石纳米片的长径比为20～200；每层所述水滑石纳米片层的厚度为4～200nm。

本发明还提供了上述阻氧透水薄膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)提供水滑石纳米片分散液和亲水性聚合物分散液；

(2)将所述水滑石纳米片分散液和亲水性聚合物分散液交替旋涂于基底上，得到复合薄膜；

(3)将所述复合薄膜进行干燥，得到阻氧透水薄膜。

优选的，所述水滑石纳米片分散液的质量浓度为0.1～1.0％；所述亲水性聚合物分散液的质量浓度为3～5％。

优选的，所述水滑石纳米片的制备方法包括：

将M²⁺、M³⁺、尿素和水混合，得到混合溶液；所述M²⁺包括Mg²⁺、Zn²⁺或Ni²⁺，所述M³⁺包括Fe³⁺、Al³⁺或Co³⁺；

将混合溶液进行晶化反应，将晶化反应的产物冷却至室温，得到水滑石纳米片；