[发明专利]一种多功能包装材料

说明书

本发明公开了一种多功能包装材料，属于材料学领域。该多功能包装材料由以下重量份的原料组成：聚酯高分子材料95‑99.9份，石墨烯杂化大分子0.1‑5％份。该多功能包装材料制备过程包括：首先利用硅烷偶联剂改性氧化石墨烯得到氧化石墨烯/偶联剂共混物，其次将该共混物与杂化单体在自由基引发剂作用下共聚得到该石墨烯杂化大分子。最后将石墨烯杂化大分子与聚酯高分子材料溶液或熔融共混得到多功能包装材料。本发明的多功能包装材料具有气体阻隔性好、抗菌效率高(非迁移型)、耐热性高、强度高、可生物降解等特点，可用于日用品、化工、建材、食品、食品添加剂和医药的包装领域。

技术领域

本发明涉及一种多功能包装材料，属于材料学领域。

背景技术

聚合物包装材料在整个包装工业中占有重要地位。到目前为止，市面上绝大多数聚合物包装材料来源于石油资源，造成了巨大的能源和环境问题。其次，随着现代经济社会的快速发展，人们对包装材料提出了更高的要求，比如阻隔性能、抗菌性能、细胞毒性、机械强度、耐热性等。因此发展多功能生物基和生物可降解的聚合物包装材料是未来包装工业的发展趋势。

加入纳米填料是一种简单高效的办法用于提高包装材料的性能。氧化石墨烯具有独特的二维平面结构，具有众多优点，比如高气体阻隔性能、低细胞毒性、高模量、生产成本低等。同时，氧化石墨烯表面具有很多可反应的含氧官能团。因此氧化石墨烯被认为是一种优异的填料。但是，氧化石墨烯疏水性低，比表面积大，容易在疏水的聚酯基体发生团聚。另外，氧化石墨烯不具备良好的的抗菌效果，无法满足现代包装的需求。

专利CN107446153A公开了一种季铵盐化聚乙烯醇-纳米纤维素-氧化石墨烯复合膜的制备方法，该方法采用水溶性聚合物与氧化石墨烯溶液共混制备了复合膜，随后利用光交联技术将抗菌剂季铵盐单体化学交联在复合膜表面，从而获得了抗菌性复合膜；由于纤维素表面具有很多含氧基团，可以和氧化石墨烯产生氢键作用，因此该专利利用纳米纤维素改性剥离石墨烯，改善了石墨烯在聚乙烯醇中的分散性；但是这种物理改善作用效果不是很好，无法改善气体阻隔性能，所以该薄膜不具备气体阻隔性能，机械强度不高。同时该方法仅适用于水溶性聚合物聚乙烯醇，溶液成膜生产成本高，效率低。在氧化石墨烯表面接枝了疏水烷基链，提高了氧化石墨烯的疏水性，改善了氧化石墨烯在聚羟基脂肪酸酯基体中的分散性 (polymer,2017,108,66-77)。该方法虽然提高了氧化石墨烯在聚羟基脂肪酸酯基体中的分散性，提高了材料的力学强度，但是材料的气体阻隔性和抗菌性能没有得到改善。

因此，极有必要发明一种多功能包装材料。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明的目标是提供同时具有气体阻隔性好、抗菌效率高(非迁移型)、耐热性高、强度高(或进一步可生物降解)的一种多功能包装材料。本发明采用的季铵盐单体与聚合物基体相容性较佳，同时以季铵盐与偶联剂改性石墨烯共聚的方式制备了石墨烯杂化大分子，一方面极大程度的改善了石墨烯在聚酯基体中的分散程度，另一方面使得季铵盐无法从基体中析出，从而获得了非迁移型抗菌材料。此外，石墨烯杂化大分子还可以作为成核剂，提高了聚酯的结晶性能，从而提高了材料的力学强度和耐热性。

本发明制备的包装材料具有气体阻隔性好、抗菌效率高(非迁移型)、耐热性高、强度高、可生物降解等特点，可用于日用品、化工、建材、食品、食品添加剂和医药的包装领域。

本发明的多功能包装材料的原料，按照各自重量份配比，含有聚酯高分子材料95-99.9 份，石墨烯杂化大分子0.1-5份。

在一种实施方式中，本发明的包装材料由以下原料按照各自重量份配比组成：聚酯高分子材料95-99.9份，石墨烯杂化大分子0.1-5份。

优选的，聚酯高分子材料与石墨烯杂化大分子的重量配比为100：0.5～3.5。