[发明专利]一种改性氧化石墨烯复合聚丙烯包装薄膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种改性氧化石墨烯复合聚丙烯包装薄膜的制备方法，属于包装材料技术领域。本发明先将氧化石墨烯、非离子表面活性剂和水超声处理，制得氧化石墨烯分散液，再将其与乙烯苄基十八烷基二甲基氯化铵混合后，水热搅拌反应，抽滤，洗涤，球磨，过筛，得预处理氧化石墨烯；再将预处理氧化石墨烯和乳化剂、苯乙烯、引发剂等物质于惰性气体保护状态下反应，制得改性氧化石墨烯，随后将改性氧化石墨烯、聚丙烯和二甲苯混合后，滴加至无水乙醇中，再经过滤、干燥、热压成膜，即得改性氧化石墨烯复合聚丙烯包装薄膜。本发明所得改性氧化石墨烯复合聚丙烯包装薄膜具有优异的气体阻隔性能。

技术领域

本发明公开了一种改性氧化石墨烯复合聚丙烯包装薄膜的制备方法，属于包装材料技术领域。

背景技术

烯烃类聚合物因其优良的力学性能、加工性能及价廉而被广泛应用于食品和药品包装。然而气体阻隔性不佳成为制约其在包装领域中应用的关键问题，提高其气体阻隔性已成为研究的重要方向。片层状纳米填料填充是提高聚合物气体阻隔性能的有效方法。氧化石墨烯（GO）作为一种片层状碳纳米填料，具有小的片层厚度和大的宽厚比，因此，极少的GO填充量就能有效改善聚合物的气体阻隔性能。

黄华东等研究发现，仅0.72%（体积分数）的GO就使聚乙烯醇的氧气渗透系数降低了98%。然而，大量含氧官能团的存在使GO具有很强的亲水性，难以均匀分散在非极性的烯烃类聚合物基体中。利用含氧基团的反应性实现GO表面功能化，从而改善GO的亲油性，使其良好地分散于非极性溶剂及聚合物基体中成为目前最主要的研究方法。Kuila等利用十二烷基胺（DA）改性GO，制备了均匀分散的DA-GO/聚乙烯（PE）纳米复合材料，该复合材料的氧气渗透率降低了47%。虽然聚丙烯（PP）与ＰＥ均为常用的非极性包装材料，但其分子结构完全不同，因此，研究烷基化改性GO在PP基体中的分散及其对PP的气体阻隔性能的影响具有重要意义。目前传统的烯烃类聚合物直接作为包装材料使用时，气体阻隔性能不佳，而氧化石墨烯添加后，可改善其气体阻隔性能，但由于氧化石墨烯结构中大量含氧官能团的存在，导致氧化石墨烯难以均匀分散在非极性的烯烃类聚合物基体中，因为氧化石墨烯难以有效均匀分散，导致其添加后产品的气体阻隔性能无法得到进一步提升，因此还需对其进行研究。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是：针对传统烯烃类聚合物直接作为包装材料使用时，气体阻隔性能不佳，而氧化石墨烯添加后，可改善其气体阻隔性能，但由于氧化石墨烯结构中大量含氧官能团的存在，导致氧化石墨烯难以均匀分散在非极性的烯烃类聚合物基体中，因为氧化石墨烯难以有效均匀分散，导致其添加后产品的气体阻隔性能无法得到进一步提升的弊端，提供了一种改性氧化石墨烯复合聚丙烯包装薄膜的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

（1）将氧化石墨烯和水按质量比为1：10～1：20混合后，再加入氧化石墨烯质量0.2～0.4倍的非离子表面活性剂，恒温超声处理1～2h，得氧化石墨烯分散液；

（2）按质量比为1：10～1：12将乙烯苄基十八烷基二甲基氯化铵和氧化石墨烯分散液混合倒入水热反应釜，水热搅拌反应后，抽滤，洗涤，干燥，球磨，过筛，得预处理氧化石墨烯；

（3）按重量份数计，依次取10～20份苯乙烯，40～60份预处理氧化石墨烯，3～5份引发剂，2～3份乳化剂，3～5份电解质，200～300份水，先将预处理氧化石墨烯和乳化剂加入水中，搅拌混合，得水乳液，再将水乳液转入反应釜，于惰性气体保护状态下，加入苯乙烯，超声分散后，再加入引发剂，恒温搅拌反应后，加入电解质破乳，再经过滤，洗涤和干燥，得改性氧化石墨烯；

（4）按重量份数计，依次取10～30份改性氧化石墨烯，60～80份聚丙烯，300～400份二甲苯，先将改性氧化石墨烯分散于二甲苯中，再加入聚丙烯，加热搅拌溶解后，缓慢滴加至无水乙醇中，待滴加完毕后，过滤，干燥，热压成膜，即得改性氧化石墨烯复合聚丙烯包装薄膜。