CN110982259A - 一种完全生物降解高阻隔聚酰胺基复合薄膜材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及薄膜材料应用技术领域，具体为一种完全生物降解高阻隔聚酰胺基复合薄膜材料，由以下原料组成：生物基聚酰胺材料、玻璃纤维、水溶性高羟基密度聚合物、超纯水、纳米无机物、流平剂、高分子分散剂。本发明中，基材层经纵向和横向反复拉伸，提升基材层的防渗透性能，尼龙1010相对密度和吸水性比尼龙6和尼龙66低，其电绝缘性和化学稳定性较好，具有高机械强度和较高的尺寸稳定性，熔点高，热变形温度高，掺加尼龙1010有助于提升基材板的机械强度和稳定性，制品经延流过后，经热水缓慢加热，避免出现降温过快导致制品变形翘曲的现象，加入玻璃纤维，提升薄膜材料的使用寿命，具有突出的实质性特点和显著的进步。
Description
技术领域
本发明涉及薄膜材料应用技术领域，具体为一种完全生物降解高阻隔聚酰胺基复合薄膜材料及其制备方法。
背景技术
近年来,具有高阻隔气体或溶剂渗透的高分子包装材料的发展引起了人们越来越多的关注。材料的阻隔性通常是指是在规定的温度和湿度下材料对氧气和水蒸气的阻隔作用，阻隔性是包装材料的重要指标之一。食品、药品等在储存过程中，氧气的存在与否及浓度大小是影响其货架寿命的关键因素，近年来，高阻隔塑料包装材料需求量不断增长。为此，我们提出一种完全生物降解高阻隔聚酰胺基复合薄膜材料及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种完全生物降解高阻隔聚酰胺基复合薄膜材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种完全生物降解高阻隔聚酰胺基复合薄膜材料，其特征在于，由以下原料按照重量份组成：
生物基聚酰胺材料125-155份、玻璃纤维13-27份、水溶性高羟基密度聚合物22-32份、超纯水150-180份、纳米无机物2-5份、流平剂2-4份、高分子分散剂1-3份。
进一步的，所述生物基聚酰胺材料是由尼龙6、尼龙66、尼龙1010按照重量比例为4：5：3的比例混合而成。
进一步的，所述水溶性高羟基密度聚合物为乙烯-聚乙烯醇、乙烯-乙烯醇共聚物按照4：6的重量比例混合而成，其分子量为22000-40000，醇解度为88-92％。
进一步的，所述纳米无机物是由纳米二氧化硅、纳米氧化铝、蒙脱石按照3：5：2的质量比例混合而成。
进一步的，所述流平剂是由正丙醇、丙二醇迷、缩水甘油、二甲基亚砜中的两种或两种以上的组合物按任意比例混合而成。
进一步的，所述高分子分散剂为阳离子聚电解质或者阴离子聚电解质。
一种完全生物降解高阻隔聚酰胺基复合薄膜材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、涂布液制备：取三分之一的超纯水放入搅拌机中，水浴加热至92-96℃，然后将水溶性高羟基密度聚合物倒入搅拌机内搅拌20-30min，得到水溶性高羟基密度高分子聚合物的溶液，然后将溶液自然降温至35-45℃，将流平剂与高分子分散剂加入到搅拌机内搅拌25-35min，得到涂布液，备用；
S2、基材制取：将生物基聚酰胺材料、纳米无机物和40％的超纯水混合，用磁力搅拌机搅拌反应1.5-2.5h，然后，用超纯水清洗后再用丙酮清洗1-3次，清除内部的杂质，放入真空干燥箱中，缓慢持续升高温度至85-95℃下烘干至含水率小于0.5％，将干燥后的基材料再放入研磨机中进行研磨，过200目筛网，去除大颗粒，得到细小颗粒物；
S3、挤出延流：将步骤S2中得到的细小颗粒物经螺杆挤出机挤出，经延流机纵向和横向各拉伸三次，且纵向和横向交错拉伸，每次拉伸的比例为原长度的5-10％，冷却得到基材膜；
S4、涂布：将步骤S1得到的涂布液均匀涂覆在基材膜的两面，经干燥得到完全生物降解高阻隔聚酰胺复合薄膜。
进一步的，所述步骤S3中冷却方式为制品取出后放入热水中缓慢冷却。
进一步的，所述步骤S3中螺杆挤出机的工作温度为300-315℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明中，基材层经纵向和横向反复拉伸，提升基材层的防渗透性能，尼龙1010相对密度和吸水性比尼龙6和尼龙66低，其电绝缘性和化学稳定性较好，具有高机械强度和较高的尺寸稳定性，熔点高，热变形温度高，掺加尼龙1010有助于提升基材板的机械强度和稳定性，制品经延流过后，经热水缓慢加热，避免出现降温过快导致制品变形翘曲的现象，加入玻璃纤维，提升薄膜材料的使用寿命，所选取的材料可进行生物降解，无污染，具有突出的实质性特点和显著的进步。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供如下技术方案：
实施例1
一种完全生物降解高阻隔聚酰胺基复合薄膜材料，其特征在于，由以下原料按照重量份组成：
生物基聚酰胺材料125份、玻璃纤维13份、水溶性高羟基密度聚合物22份、超纯水150份、纳米无机物2份、流平剂2份、高分子分散剂1份。
生物基聚酰胺材料是由尼龙6、尼龙66、尼龙1010按照重量比例为4：5：3的比例混合而成，水溶性高羟基密度聚合物为乙烯-聚乙烯醇、乙烯-乙烯醇共聚物按照4：6的重量比例混合而成，其分子量为22000，醇解度为88％，纳米无机物是由纳米二氧化硅、纳米氧化铝、蒙脱石按照3：5：2的质量比例混合而成，流平剂是由正丙醇、丙二醇迷、缩水甘油、二甲基亚砜中的两种或两种以上的组合物按任意比例混合而成，高分子分散剂为阳离子聚电解质或者阴离子聚电解质。
一种完全生物降解高阻隔聚酰胺基复合薄膜材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、涂布液制备：取三分之一的超纯水放入搅拌机中，水浴加热至92℃，然后将水溶性高羟基密度聚合物倒入搅拌机内搅拌20min，得到水溶性高羟基密度高分子聚合物的溶液，然后将溶液自然降温至35℃，将流平剂与高分子分散剂加入到搅拌机内搅拌25min，得到涂布液，备用；
S2、基材制取：将生物基聚酰胺材料、纳米无机物和40％的超纯水混合，用磁力搅拌机搅拌反应1.5h，然后，用超纯水清洗后再用丙酮清洗1次，清除内部的杂质，放入真空干燥箱中，缓慢持续升高温度至85℃下烘干至含水率小于0.5％，将干燥后的基材料再放入研磨机中进行研磨，过200目筛网，去除大颗粒，得到细小颗粒物；
S3、挤出延流：将步骤S2中得到的细小颗粒物经螺杆挤出机挤出，螺杆挤出机的工作温度为300℃，经延流机纵向和横向各拉伸三次，且纵向和横向交错拉伸，每次拉伸的比例为原长度的5％，冷却得到基材膜，冷却方式为制品取出后放入热水中缓慢冷却；
S4、涂布：将步骤S1得到的涂布液均匀涂覆在基材膜的两面，经干燥得到完全生物降解高阻隔聚酰胺复合薄膜。
实施例2
一种完全生物降解高阻隔聚酰胺基复合薄膜材料，其特征在于，由以下原料按照重量份组成：
生物基聚酰胺材料140份、玻璃纤维20份、水溶性高羟基密度聚合物27份、超纯水165份、纳米无机物3份、流平剂3份、高分子分散剂2份。
生物基聚酰胺材料是由尼龙6、尼龙66、尼龙1010按照重量比例为4：5：3的比例混合而成，水溶性高羟基密度聚合物为乙烯-聚乙烯醇、乙烯-乙烯醇共聚物按照4：6的重量比例混合而成，其分子量为31000，醇解度为90％，纳米无机物是由纳米二氧化硅、纳米氧化铝、蒙脱石按照3：5：2的质量比例混合而成，流平剂是由正丙醇、丙二醇迷、缩水甘油、二甲基亚砜中的两种或两种以上的组合物按任意比例混合而成，高分子分散剂为阳离子聚电解质或者阴离子聚电解质。
一种完全生物降解高阻隔聚酰胺基复合薄膜材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、涂布液制备：取三分之一的超纯水放入搅拌机中，水浴加热至94℃，然后将水溶性高羟基密度聚合物倒入搅拌机内搅拌25min，得到水溶性高羟基密度高分子聚合物的溶液，然后将溶液自然降温至40℃，将流平剂与高分子分散剂加入到搅拌机内搅拌30min，得到涂布液，备用；
S2、基材制取：将生物基聚酰胺材料、纳米无机物和40％的超纯水混合，用磁力搅拌机搅拌反应2h，然后，用超纯水清洗后再用丙酮清洗2次，清除内部的杂质，放入真空干燥箱中，缓慢持续升高温度至90℃下烘干至含水率小于0.5％，将干燥后的基材料再放入研磨机中进行研磨，过200目筛网，去除大颗粒，得到细小颗粒物；
S3、挤出延流：将步骤S2中得到的细小颗粒物经螺杆挤出机挤出，螺杆挤出机的工作温度为308℃，经延流机纵向和横向各拉伸三次，且纵向和横向交错拉伸，每次拉伸的比例为原长度的7％，冷却得到基材膜，冷却方式为制品取出后放入热水中缓慢冷却；
S4、涂布：将步骤S1得到的涂布液均匀涂覆在基材膜的两面，经干燥得到完全生物降解高阻隔聚酰胺复合薄膜。
实施例3
一种完全生物降解高阻隔聚酰胺基复合薄膜材料，其特征在于，由以下原料按照重量份组成：
生物基聚酰胺材料155份、玻璃纤维27份、水溶性高羟基密度聚合物32份、超纯水180份、纳米无机物5份、流平剂4份、高分子分散剂3份。
生物基聚酰胺材料是由尼龙6、尼龙66、尼龙1010按照重量比例为4：5：3的比例混合而成，水溶性高羟基密度聚合物为乙烯-聚乙烯醇、乙烯-乙烯醇共聚物按照4：6的重量比例混合而成，其分子量为40000，醇解度为92％，纳米无机物是由纳米二氧化硅、纳米氧化铝、蒙脱石按照3：5：2的质量比例混合而成，流平剂是由正丙醇、丙二醇迷、缩水甘油、二甲基亚砜中的两种或两种以上的组合物按任意比例混合而成，高分子分散剂为阳离子聚电解质或者阴离子聚电解质。
一种完全生物降解高阻隔聚酰胺基复合薄膜材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、涂布液制备：取三分之一的超纯水放入搅拌机中，水浴加热至96℃，然后将水溶性高羟基密度聚合物倒入搅拌机内搅拌30min，得到水溶性高羟基密度高分子聚合物的溶液，然后将溶液自然降温至45℃，将流平剂与高分子分散剂加入到搅拌机内搅拌35min，得到涂布液，备用；
S2、基材制取：将生物基聚酰胺材料、纳米无机物和40％的超纯水混合，用磁力搅拌机搅拌反应2.5h，然后，用超纯水清洗后再用丙酮清洗3次，清除内部的杂质，放入真空干燥箱中，缓慢持续升高温度至95℃下烘干至含水率小于0.5％，将干燥后的基材料再放入研磨机中进行研磨，过200目筛网，去除大颗粒，得到细小颗粒物；
S3、挤出延流：将步骤S2中得到的细小颗粒物经螺杆挤出机挤出，螺杆挤出机的工作温度为315℃，经延流机纵向和横向各拉伸三次，且纵向和横向交错拉伸，每次拉伸的比例为原长度的10％，冷却得到基材膜，冷却方式为制品取出后放入热水中缓慢冷却；
S4、涂布：将步骤S1得到的涂布液均匀涂覆在基材膜的两面，经干燥得到完全生物降解高阻隔聚酰胺复合薄膜。
为体现本发明的有益效果，做出如下实验：
选取市场上常用的两种不同品牌的聚酰胺基复合薄膜，作为对比例1和对比例2，将实施例1-3制得的聚酰胺基复合薄膜和对比例1-2的聚酰胺基复合薄膜的性能进行测试，得到如下表1所示结果：
表1
由表1数据可得，由本发明实施例1-3制得的聚酰胺基复合薄膜，其氧气透过率最低可至0.1325ml/pkg.d，对气体的阻隔性良好，同时，其热分解温度最高可达468℃，热稳定性好。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种完全生物降解高阻隔聚酰胺基复合薄膜材料，其特征在于，由以下原料按照重量份组成：
生物基聚酰胺材料125-155份、玻璃纤维13-27份、水溶性高羟基密度聚合物22-32份、超纯水150-180份、纳米无机物2-5份、流平剂2-4份、高分子分散剂1-3份。
2.根据权利要求1所述的一种完全生物降解高阻隔聚酰胺基复合薄膜材料，其特征在于：所述生物基聚酰胺材料是由尼龙6、尼龙66、尼龙1010按照重量比例为4：5：3的比例混合而成。
3.根据权利要求1所述的一种完全生物降解高阻隔聚酰胺基复合薄膜材料，其特征在于：所述水溶性高羟基密度聚合物为乙烯-聚乙烯醇、乙烯-乙烯醇共聚物按照4：6的重量比例混合而成，其分子量为22000-40000，醇解度为88-92％。
4.根据权利要求1所述的一种完全生物降解高阻隔聚酰胺基复合薄膜材料，其特征在于：所述纳米无机物是由纳米二氧化硅、纳米氧化铝、蒙脱石按照3：5：2的质量比例混合而成。
5.根据权利要求1所述的一种完全生物降解高阻隔聚酰胺基复合薄膜材料，其特征在于：所述流平剂是由正丙醇、丙二醇迷、缩水甘油、二甲基亚砜中的两种或两种以上的组合物按任意比例混合而成。
6.根据权利要求1所述的一种完全生物降解高阻隔聚酰胺基复合薄膜材料，其特征在于：所述高分子分散剂为阳离子聚电解质或者阴离子聚电解质。
7.一种完全生物降解高阻隔聚酰胺基复合薄膜材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、涂布液制备：取三分之一的超纯水放入搅拌机中，水浴加热至92-96℃，然后将水溶性高羟基密度聚合物倒入搅拌机内搅拌20-30min，得到水溶性高羟基密度高分子聚合物的溶液，然后将溶液自然降温至35-45℃，将流平剂与高分子分散剂加入到搅拌机内搅拌25-35min，得到涂布液，备用；
S2、基材制取：将生物基聚酰胺材料、纳米无机物和40％的超纯水混合，用磁力搅拌机搅拌反应1.5-2.5h，然后，用超纯水清洗后再用丙酮清洗1-3次，清除内部的杂质，放入真空干燥箱中，缓慢持续升高温度至85-95℃下烘干至含水率小于0.5％，将干燥后的基材料再放入研磨机中进行研磨，过200目筛网，去除大颗粒，得到细小颗粒物；
S3、挤出延流：将步骤S2中得到的细小颗粒物经螺杆挤出机挤出，经延流机纵向和横向各拉伸三次，且纵向和横向交错拉伸，每次拉伸的比例为原长度的5-10％，冷却得到基材膜；
S4、涂布：将步骤S1得到的涂布液均匀涂覆在基材膜的两面，经干燥得到完全生物降解高阻隔聚酰胺复合薄膜。
8.根据权利要求7所述的一种完全生物降解高阻隔聚酰胺基复合薄膜材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中冷却方式为制品取出后放入热水中缓慢冷却。
9.根据权利要求7所述的一种完全生物降解高阻隔聚酰胺基复合薄膜材料，其特征在于：所述步骤S3中螺杆挤出机的工作温度为300-315℃。
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