[发明专利]一种氧化石墨烯高阻隔复合薄膜及制备方法

说明书

一种氧化石墨烯高阻隔复合薄膜及其制备方法，属于食品、电子包装技术领域，按质量份数计，原料组份由92‑97份聚酯树脂、3‑8份吸氧型氧化石墨烯复合粒子和0.03‑0.08份催化剂组成；所述的吸氧型氧化石墨烯复合粒子，按质量份数计，原料由吸氧剂1，4‑丁烯二醇6‑20份和氧化石墨烯80‑94份组成；通过采用在吸氧剂上依靠氢键与羟基石墨烯结合，再经双拉工艺成膜后，使层状羟基石墨烯得到二维取向，能较均匀的层状分布于膜中，增大氧气通路长度，通过氧化石墨烯表面的吸氧剂能更进一步地吸收进入通路中的氧气，从而达到更优的氧气阻隔效果。

技术领域

本发明属于食品、电子包装技术领域，特别涉及一种氧化石墨烯高阻隔复合薄膜，可靠地应用于绝氧包装窗口，尤其是食品及电子元器件包装。

背景技术

目前，高分子高阻隔材料主要应用于食品与药品包装、电子器件封装、太阳能电池封装、OLED封装。食品与药品包装是目前高阻隔材料应用最广的领域。主要是为了防止空气中的氧气进入包装中使食物和药品变质，而大大降低了其保质期。对于食品与药品包装一般对阻隔要求不是特别高，要求阻隔的材料的氧透过率要低于100cm³/m²/day。

现代电子信息的快速发展，人们对电子元器件提出了更高的要求，向便携性、多功能化发展。这就对电子器件封装材料提出了更高的要求，既要具有良好的绝缘性，又要能保护其不会受到外界氧气和水蒸气的腐蚀，而且还要具有一定的强度，这就需要使用到高分子阻隔材料。一般电子器件对封装材料阻隔性要求为氧气透过率要低于1cm³/m²/day。

目前，提高聚合物材料阻氧性能的方法主要有三种，包括(1)进行分子链结构设计，制备本身具有高阻隔性能的聚合物；(2)在聚合物中引入不可渗透的片状填料以增加氧气分子在聚合物中扩散的路径；(3)在聚合物中引入可以与氧气反应的活性物质(吸氧剂)从而捕获正在聚合物中扩散的氧气分子。其中，自身阻隔性能优异的聚合物中往往含有氢键，因此其阻隔性能受环境(尤其是湿度)的影响比较大，不适用于柔性电子封装。通过在聚合物引入一些不可渗透的片状填料，如石墨烯、蒙脱土等确实可以在一定程度上提高聚合物的阻隔性能，但是这种阻隔性能的提高是依赖于增加氧气分子在聚合物中扩散路径而实现的，只是减缓氧气通过包装材料向包装内扩散的速度，无法从根本上解决氧气对有机电子元器件的氧化作用。引入吸氧剂会使聚合物的阻氧性能大大提升。例如：美国专利US8182888制备了一种主链含琥珀酸酐衍生物的吸氧树脂，在其中加入过渡金属催化剂后，具有非常优异的吸氧能力。Kevin K.Tung等人制备了完全氧化的SBS薄膜，这种薄膜由于生成某种交联网络结构而拥有原来SBS薄膜122倍的阻氧能力。但是由于吸氧剂的存在会破坏在原来基体聚合物中存在的一些结晶、取向结构，也会降低基体聚合物中分子链间的相互作用而产生较大的自由体积，甚至由于吸氧剂与聚合物基体的不相容性会导致薄膜中存在一些孔洞，导致含吸氧剂薄膜的阻隔性能下降。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种氧化石墨烯高阻隔复合薄膜，目的在于解决聚酯薄膜很难达到食品包装、电子封装对痕量氧气的技术要求。

本发明这种高阻隔复合膜的创新点在于将吸氧剂1，4丁烯二醇通过酯化反应均匀接枝到氧化石墨烯表面，即采用在吸氧剂上依靠氢键与羟基石墨烯结合，再经双拉工艺成膜后，使层状羟基石墨烯得到二维取向，能较均匀的层状分布于膜中，增大氧气通路长度。通过氧化石墨烯表面的吸氧剂能更进一步地吸收进入通路中的氧气，从而达到更优的氧气阻隔效果，使活性吸氧与被动阻氧起到协同阻隔氧气的作用，极大地提升了复合膜的氧气阻隔性能，满足食品包装、电子封装领域对痕量氧气的技术要求。

本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：

一种氧化石墨烯高阻隔复合薄膜及制备方法，其特征在于，按质量份数计，原料组份由92-97份聚酯树脂、3-8份吸氧型氧化石墨烯复合粒子和0.03-0.08份催化剂组成；