[发明专利]一种改性水滑石及其制备方法和应用、可拉伸阻气薄膜及其制备方法

说明书

本发明提供了一种改性水滑石及其制备方法和应用、可拉伸阻气薄膜及其制备方法，属于无机/有机复合薄膜功能材料技术领域。本发明将改性水滑石用于制备可拉伸阻气薄膜，改性水滑石为纳米片状结构，作为填充剂可以显著延长氧气分子在薄膜材料中的扩散路径，并且水滑石改性可以改善水滑石和聚合物例如聚氧化乙烯之间的界面兼容性，降低自由体积，从而使得薄膜材料具有优异的气体阻隔性能、良好的热稳定性和拉伸性能，同时单宁酸与水滑石和聚氧化乙烯之间产生氢键，依托于氢键的延展性，可以改善薄膜的拉伸性能，使薄膜在拉伸后仍具有良好的气体阻隔性。

技术领域

本发明涉及无机/有机复合薄膜功能材料技术领域，尤其涉及一种改性水滑石及其制备方法和应用、可拉伸阻气薄膜及其制备方法。

背景技术

随着社会的进步和经济的发展，柔性电子器件以及汽车轮胎除了需要具有良好的气体阻隔性能还需要良好的拉伸性能。传统的无机薄膜虽然气体阻隔良好，但是不具备拉伸性能。而聚合物薄膜虽然拉伸性能较好，但是气体阻隔能力很差。近年来，将片层结构的粘土引入到聚合物体系中制备粘土/聚合物复合材料是研究的热点。片层结构的粘土掺入到聚合物中可以有效的提高复合材料的气体阻隔性能，究其原因是气体分子在扩散过程中需要绕过层板，从而延长了分子的扩散路径。但是粘土/聚合物复合材料中仍然存在一些问题：无机材料过多将导致材料的拉伸性能差，且易于团聚，从而使拉伸后气体阻隔性能受到限制；亲水性粘土和非亲水性聚合物间存在界面兼容性低，减弱相互作用的问题，进而影响了材料的综合性能；一些粘土和聚合物之间缺少组装驱动力从而影响了材料的性能。因此，在追求高阻隔和拉伸性能的薄膜材料中依旧存在着难题和挑战。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改性水滑石及其制备方法和应用、可拉伸阻气薄膜及其制备方法，将本发明的改性水滑石用于制备可拉伸阻气薄膜，可以解决传统阻气薄膜材料中黏土拉伸后断裂或机械坍塌，使得气体阻隔性能受到限制的问题。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种改性水滑石，包括水滑石和单宁酸，所述单宁酸通过氢键与所述水滑石结合；所述改性水滑石为单层纳米片结构。

优选的，所述改性水滑石中单宁酸的质量含量为50～80％。

本发明提供了上述方案所述改性水滑石的制备方法，包括以下步骤：

将可溶性二价金属盐、可溶性三价金属盐和尿素溶于水中，得到混合液；

将所述混合液进行水热晶化，得到水滑石；

将所述水滑石置于含硝酸根的溶液中，进行离子交换，得到硝酸根水滑石；

将所述硝酸根水滑石置于剥离剂中进行剥离，得到剥层水滑石胶体溶液；所述剥离剂为甲酰胺或甘氨酸；

将所述剥层水滑石胶体溶液与单宁酸的甲酰胺溶液混合，对剥层水滑石进行改性，得到含有改性水滑石的胶体溶液。

优选的，所述可溶性二价金属盐中的二价金属阳离子M²⁺为Mg²⁺、Ni²⁺或Zn²⁺；所述可溶性三价金属盐中的三价金属阳离子M³⁺为Co³⁺、Al³⁺或Fe³⁺；所述混合液中二价金属阳离子M²⁺与三价金属阳离子M³⁺的摩尔比为(2～4)：1；所述混合液中二价金属阳离子M²⁺与尿素的摩尔比为(8～10)：1；所述混合液中二价金属阳离子M²⁺的浓度为0.02～0.04mol/L；所述水热晶化的温度为110～140℃，时间为12～48小时。