CN112280087A - 一种高气体阻隔性取向复合薄膜 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高气体阻隔性取向复合薄膜。该复合薄膜由涂覆层和基础层构成，所述涂覆层厚度为10‑500nm，所述涂覆层中含有与涂覆层表面平行取向的第一二维材料；所述基础层厚度为1‑300μm，所述基础层中含有与基础层表面平行取向的第二二维材料。本发明所提供的高气体阻隔性取向复合薄膜，具有很高的氧气和水汽阻隔性，阻隔性明显优于无涂覆层薄膜，可应用于农业、电子、电器、建筑、食品、医疗等包覆与包装。

Description

一种高气体阻隔性取向复合薄膜
技术领域
本发明涉及复合薄膜领域，尤其涉及一种高气体阻隔性取向复合薄膜。
背景技术
复合薄膜在人类社会的方方面面发挥着重大作用，常用于农业、电子、电器、建筑、食品、医疗等包覆或包装。我国是世界塑料生产、消费第一大国。2019年全国塑料制品产量为8184.2万吨，其中塑料薄膜1319.3万吨，占塑料总量的16.12％。
塑料薄膜的一个重要特性是气体阻隔性，能够阻止水汽、氧气等的渗透，起到抗氧化、防腐、保湿等作用。工业上常用的阻隔性优异的材料如乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)、尼龙(PA)、聚偏二氯乙烯(PVDC)、铝箔等种类较为单一，难以实现在不同场所的应用。铝箔等种类较为单一，难以实现在不同场所的应用。二维纳米片具有高比表面积和高长厚比，同时具有良好的气体如氧气和水汽等的阻隔性。将二维纳米片引入到聚合物薄膜内部或表面，并让它们实现有序的取向，则可实现薄膜气体阻隔性的极大提升。
CN 102225648 A公开了一种通过共挤拉伸方法制备的三层PET-PEN高阻隔性聚酯薄膜，其不涉及二维纳米片取向。CN 1335807 A与CN 102453319 A利用双向拉伸方法生产了可生物降解薄膜，但不具备高阻隔性。CN102173145 A公开了一种夹层式聚合物复合膜，中间层为一含氧化石墨烯的夹层，但该层中的氧化石墨烯不取向排列。由于已公开的技术尚无实现二维纳米片填充物在聚合物薄膜内部或表面的取向排列，因此未能很好地提升聚合物薄膜的氧气与水汽等的气体阻隔性。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种高气体阻隔性取向复合薄膜，实现气体阻隔性的提高。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种高气体阻隔性取向复合薄膜，由涂覆层和基础层构成，所述涂覆层厚度为10-500nm，所述涂覆层中含有与涂覆层表面平行取向的第一二维材料；所述基础层厚度为1-300μm，所述基础层中含有与基础层表面平行取向的第二二维材料；
所述第一二维材料由石墨烯、氧化石墨烯、还原氧化石墨烯、化学修饰石墨烯、氮化硼、磷化硼、蒙脱土、高岭土、云母、蛭石、过渡金属碳化物、过渡金属氮化物、过渡金属硫化物、二维金属有机框架材料、二维共价有机框架材料中的一种或多种按照任意比例混合组成；所述第二二维材料由石墨烯、氧化石墨烯、还原氧化石墨烯、化学修饰石墨烯、氮化硼、磷化硼、蒙脱土、高岭土、云母、蛭石、过渡金属碳化物、过渡金属氮化物、过渡金属硫化物、二维金属有机框架材料、二维共价有机框架材料中的一种或多种按照任意比例混合组成。
进一步地，所述基础层按照质量份计由65-99.8份的基础层树脂、0.01-30份的第二二维材料与0.01-5份的第二稳定助剂组成，将基础层树脂、第二二维材料与第二稳定助剂通过吹塑、流延、单向拉伸、双向拉伸或多层共挤工艺制得基础层。
进一步地，所述基础层树脂由聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚酯、聚氨酯、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚砜、聚醚砜、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺和聚丙烯腈中的一种或多种按照任意比例混合组成。
进一步地，所述涂覆层按质量份计由20-90份的涂覆层树脂、9.97-66份的第一二维材料、0.01-10份的交联剂、0.01-3份的催化剂与0.01-1份的第一稳定助剂组成。
进一步地，所述复合薄膜通过以下方法获得：将涂覆层树脂、第一二维材料、交联剂、催化剂与第一稳定助剂分散于分散介质中配成涂覆液，所述涂覆液在25℃下的粘度为1-1000mPa·s；所述涂覆液通过刮涂、浸涂、喷涂或旋涂工艺涂覆在经等离子体处理后的基础层表面上，经25-200℃烘干，得到复合薄膜；所述分散介质由水或水与甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丙酮中的一种或多种按照任意比例混合组成。
进一步地，所述涂覆层树脂由聚乙烯醇、聚乙二醇、聚环氧乙烷、聚乙烯亚胺、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸中的一种或多种按照任意比例混合组成。
进一步地，所述交联剂由戊二醛、三聚甲醛、四聚甲醛、多聚甲醛中的一种或多种按照任意比例混合组成；所述催化剂由盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、磺酸、甲酸、乙酸、甲磺酸、对甲苯磺酸中的一种或多种按照任意比例混合组成；所述第一稳定助剂由聚二甲基硅氧烷、聚甲基烷基硅氧烷、改性有机硅氧烷、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯中的一种或多种按照任意比例混合组成。
进一步地，所述第二稳定助剂为硅烷偶联剂A-151、A-171、A-172、A-173、A-174、A187、A-1100、JS-70、JS-602、JS-902、KH-540、KH-550、KH-560、KH-570、KH-580、KH-590、KH-792、SI-69，或钛酸酯偶联剂AA-75、JS-101、JS-102、JS-105、JS-109、JS-130、JS-131、JS-201、JS-311、JS-311W、JS-401，或铝酸酯偶联剂SG-AI821、DL-411、DL-411AF、DL411D、DL411DF，或硼酸酯偶联剂LD-100P中的一种。
与现有技术相比，本发明的有益效果是，通过刮涂、浸涂、喷涂或旋涂等取向性涂覆工艺，在第一稳定助剂的辅助作用下，实现第一二维材料在涂覆层内的平行取向；另外，通过吹塑、流延、单向拉伸、双向拉伸或多层共挤等取向性加工技术，在第二稳定助剂的辅助作用下，实现第二二维材料在基础层内的平行取向，从而制备具有良好气体阻隔性的取向复合薄膜，明显优于无涂覆层薄膜；同时，通过调控涂覆层内的第一二维材料与基础层内的第二二维材料的种类以及含量配比，实现复合薄膜气体阻隔性的优化。本发明所述高气体阻隔性取向复合薄膜生产工艺简单，适合于大规模生产。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步具体说明。
需要说明的是，本发明中使用的水汽透过量根据GB/T 1037-1988在38℃，90％相对湿度环境下测得。氧气透过率根据GB/T 19789-2005在23℃，50％相对湿度和0.1MPa压力下测得。
实施例1
(1)按质量份称取0.1份的还原氧化石墨烯、0.1份的二硫化钼、60份的聚乙烯、39.3份的聚氯乙烯与0.5份的SG-AI821搅拌均匀，通过上料机输送至螺杆挤出造粒机进行造粒，通过吹塑的方式加工可得基础层，所得基础层厚度为7.2μm。所述吹塑的吹胀比为3，牵伸比为10，所得基础层水汽透过量为3355.1g/(m2·24h)，氧气透过率为6406.2cm3/(m2·24h·0.1MPa)。
(2)按质量份称取15份的氧化石墨烯、35份的蒙脱土、43.7份的聚乙烯醇、5份的三聚甲醛、1份的盐酸、0.2份的聚二甲基硅氧烷与0.1份的聚丙烯酸甲酯，分散于水和乙醇按质量比为3：1的混合分散介质中制备成涂覆液，所述涂覆液在25℃下的粘度为1mPa·s，将涂覆液刮涂在经等离子体处理的基础层表面上，经25℃烘干分散介质，得高气体阻隔性取向复合薄膜。其中，刮涂速率为3m/min，涂覆层厚度为450nm。所得取向复合薄膜水汽透过量为21.5g/(m2·24h)，氧气透过量为0.72cm3/(m2·24h·0.1MPa)。
实施例2
(1)按质量份称取20份的氧化石墨烯、40份的聚氨酯、18份的聚碳酸酯、20份的聚醚砜、0.5份的KH-550与1.5份的JS-102搅拌均匀，通过上料机输送至螺杆挤出造粒机进行造粒，通过流延加工可得基础层，所得基础层厚度为80μm。所述流延的牵伸比为3，所得基础层水汽透过量为150.4g/(m2·24h)，氧气透过率为365.2cm3/(m2·24h·0.1MPa)。
(2)按质量份称取30份的还原氧化石墨烯、20份的聚乙烯醇、37份的聚丙烯酸、8.5份的戊二醛、1份的四聚甲醛、1份的磷酸、1.5份的硫酸与1份的聚醚改性有机硅氧烷，分散于水、甲醇、异丙醇按质量比为99:0.5:0.5的分散介质中，制备成涂覆液，所述涂覆液在25℃下的粘度为1000mPa·s，将涂覆液浸涂在经等离子体处理的基础层表面上，经200℃烘干分散介质，得高气体阻隔性取向复合薄膜。其中，涂覆层厚度为45nm。所得取向复合薄膜水汽透过量为41.7g/(m2·24h)，氧气透过量为8.0cm3/(m2·24h·0.1MPa)。
实施例3
(1)按质量份称取0.01份的氮化硼、40份的聚酯、59.8份的聚丙烯酸甲酯与0.01份的KH-792搅拌均匀，通过上料机输送至螺杆挤出造粒机进行造粒，通过双向拉伸加工可得基础层，所得基础层厚度为24μm。所述双向拉伸的横向牵伸比为4，纵向牵伸比为5，所得基础层水汽透过量为5.2g/(m2·24h)，氧气透过率为6567.2cm3/(m2·24h·0.1MPa)。
(2)按质量份称取65.59份的二硫化钼、32份的聚甲基丙烯酸、2份的戊二醛、0.4份的乙酸与0.01份的聚甲基丙烯酸酯，分散于水、丙酮和异丙醇按质量比为10：2：1的混合分散介质中制备成涂覆液，所述涂覆液在25℃下的粘度为100mPa·s，将涂覆液喷涂在经等离子体处理的基础层表面上，经200℃烘干分散介质，得高气体阻隔性取向复合薄膜。其中，涂覆层厚度为360nm。所得取向复合薄膜水汽透过量为1.2g/(m2·24h)，氧气透过量为24.2cm3/(m2·24h·0.1MPa)。
实施例4
(1)按质量份称取5份的石墨烯、4.8份的十六烷基三甲基溴化铵修饰的石墨烯、60份的聚酰亚胺、30份的聚丙烯腈与0.2份的DL-411搅拌均匀，通过上料机输送至螺杆挤出造粒机进行造粒，通过双向拉伸加工可得基础层，所得基础层厚度为265μm。所述双向拉伸的横向牵伸比为5，纵向牵伸比为5，所得基础层水汽透过量为86.7g/(m2·24h)，氧气透过率为100.3cm3/(m2·24h·0.1MPa)。
(2)按质量份称取5份的氮化硼、4.93份的二硫化钼、90份的聚乙二醇、0.01份的戊二醛、0.01份的磺酸、0.05份的聚甲基丙烯酸乙酯，分散于水分散介质中制备成涂覆液，所述涂覆液在25℃下的粘度为1000mPa·s，将涂覆液旋涂在经等离子体处理的基础层表面上，经100℃烘干分散介质，得高气体阻隔性取向复合薄膜。其中，旋涂速率为300rpm，所得涂覆层厚度为29nm。所得取向复合薄膜水汽透过量为14.1g/(m2·24h)，氧气透过量为8.7cm3/(m2·24h·0.1MPa)。
实施例5
(1)按质量份称取25份的氧化石墨烯、5.0份的蒙脱土、35份的聚乙烯、30份的聚酯与2.0份的A-151、1份的A-171和2份的A-1100搅拌均匀，通过上料机输送至螺杆挤出造粒机进行造粒，通过双向拉伸加工可得基础层，所得基础层厚度为30μm。所述双向拉伸的横向牵伸比为4.5，纵向牵伸比为4.5，所得基础层水汽透过量为133.7g/(m2·24h)，氧气透过率为501.3cm3/(m2·24h·0.1MPa)。
(1)按质量份称取5份的氮化硼、4.97份的二硫化钼、89.53份的聚丙烯酰胺、0.2份的戊二醛、0.1份的甲酸、0.1份的甲磺酸与0.1份的聚甲基丙烯酸乙酯，分散于水和乙醇按质量比为1：50的混合分散介质中制备成涂覆液，所述涂覆液在25℃下的粘度为500mPa·s，将涂覆液刮涂在经等离子体处理的基础层表面上，经150℃烘干分散介质，得高气体阻隔性取向复合薄膜。其中，刮涂速率为3m/min，所得涂覆层厚度为230nm。所得取向复合薄膜水汽透过量为9.2g/(m2·24h)，氧气透过量为4.1cm3/(m2·24h·0.1MPa)。
实施例6
(1)按质量份称取15份的蒙脱土、15份的二硫化钼、33份的聚砜、32份的聚醚砜与5份的KH-570搅拌均匀，通过上料机输送至螺杆挤出造粒机进行造粒，通过吹塑的方式加工可得基础层，所得基础层厚度为15.1μm。所述吹塑的吹胀比为3，牵伸比为9，所得基础层水汽透过量为647.3g/(m2·24h)，氧气透过率为729.1cm3/(m2·24h·0.1MPa)。
(2)按质量份称取30.3份的还原氧化石墨烯、35份的蒙脱土、10.7份的聚丙烯酸、10份的聚甲基丙烯酸、10份的三聚甲醛、3份的对甲苯磺酸、1份的聚二甲基硅氧烷，分散于水和乙醇按质量比为3：1的混合分散介质中制备成涂覆液，所述涂覆液在25℃下的粘度为200mPa·s，将涂覆液刮涂在经等离子体处理的基础层表面上，经25℃烘干分散介质，得高气体阻隔性取向复合薄膜。其中，刮涂速率为3m/min，涂覆层厚度为356nm。所得取向复合薄膜水汽透过量为41.2g/(m2·24h)，氧气透过量为2.1cm3/(m2·24h·0.1MPa)。
实施例7
(1)按质量份称取15份的蒙脱土、15份的二硫化钼、33份的聚酰胺、32份的聚丙烯腈与5份的LD-100P搅拌均匀，通过上料机输送至螺杆挤出造粒机进行造粒，通过吹塑的方式加工可得基础层，所得基础层厚度为10μm。所述吹塑的吹胀比为3，牵伸比为9，所得基础层水汽透过量为532.7g/(m2·24h)，氧气透过率为621.1cm3/(m2·24h·0.1MPa)。
(2)按质量份称取31份的十六烷基三甲基溴化铵修饰的石墨烯、35份的蒙脱土、10份的聚丙烯酸、10份的聚甲基丙烯酸、10份的三聚甲醛、3份的硝酸、1份的聚二甲基硅氧烷，分散于水、甲醇、丙醇按质量比为1：50：30的混合分散介质中制备成涂覆液，所述涂覆液在25℃下的粘度为1000mPa·s，将涂覆液刮涂在经等离子体处理的基础层表面上，经200℃烘干分散介质，得高气体阻隔性取向复合薄膜。其中，刮涂速率为3m/min，涂覆层厚度为420nm。所得取向复合薄膜水汽透过量为83.2g/(m2·24h)，氧气透过量为14.4cm3/(m2·24h·0.1MPa)。
实施例8
(1)按质量份称取17份的云母、13份的二硫化钼、25份的聚乙烯、20份的聚氯乙烯、20份的聚碳酸酯与5份的JS-201搅拌均匀，通过上料机输送至螺杆挤出造粒机进行造粒，通过双向拉伸的方式加工可得基础层，所得基础层厚度为21μm。所述双向拉伸的横向牵伸比为4.0，纵向牵伸比为5.0，所得基础层水汽透过量为926.3g/(m2·24h)，氧气透过率为1367.4cm3/(m2·24h·0.1MPa)。
(2)按质量份称取30.3份的十六烷基三甲基溴化铵修饰的石墨烯、35份的蒙脱土、10.7份的聚丙烯酸、10份的聚甲基丙烯酸、10份的三聚甲醛、3份的盐酸、1份的聚二甲基硅氧烷，分散于水、甲醇、丙醇按质量比为1∶50∶30的混合分散介质中制备成涂覆液，所述涂覆液在25℃下的粘度为1000mPa·s，将涂覆液刮涂在经等离子体处理的基础层表面上，经200℃烘干分散介质，得高气体阻隔性取向复合薄膜。其中，刮涂速率为3m/min，所得涂覆层厚度为265nm。所得取向复合薄膜水汽透过量为62.2g/(m2·24h)，氧气透过量为21.4cm3/(m2·24h·0.1MPa)。
实施例9
(1)按质量份称取5份的蒙脱土、85份的聚乙烯、8份的聚丙烯与2份的KH-560搅拌均匀，通过上料机输送至螺杆挤出造粒机进行造粒，通过双向拉伸的方式加工可得基础层，所得基础层厚度为31μm。所述双向拉伸的横向牵伸比为4.0，纵向牵伸比为5.0，所得基础层水汽透过量为202.8g/(m2·24h)，氧气透过率为468.8cm3/(m2·24h·0.1MPa)。
(2)按质量份称取30.3份的十六烷基三甲基溴化铵修饰的石墨烯、35份的蒙脱土、10.7份的聚丙烯酸、10份的聚甲基丙烯酸、10份的三聚甲醛、3份的盐酸、1份的聚二甲基硅氧烷，分散于水、甲醇、丙醇按质量比为1∶50∶30的混合分散介质中制备成涂覆液，所述涂覆液在25℃下的粘度为1000mPa·s，将涂覆液刮涂在经等离子体处理的基础层表面上，经200℃烘干分散介质，得高气体阻隔性取向复合薄膜。其中，刮涂速率为3m/min，涂覆层厚度为235nm。所得取向复合薄膜水汽透过量为94.3g/(m2·24h)，氧气透过量为8.7cm3/(m2·24h·0.1MPa)。
实施例10
(1)按质量份称取2份的蒙脱土、90份的聚乙烯、6份的聚丙烯、1份的JS-109与1份的JS-130搅拌均匀，通过上料机输送至螺杆挤出造粒机进行造粒，通过流延的方式加工可得基础层，所得基础层厚度为46μm。所述流延的牵伸比为5，所得基础层水汽透过量为432.9g/(m2·24h)，氧气透过率为625.3cm3/(m2·24h·0.1MPa)。
(2)按质量份称取45份的氧化石墨烯、45份的聚乙烯醇、9份的戊二醛、0.5份的盐酸、0.5份的聚二甲基硅氧烷，分散于水分散介质中制备成涂覆液，所述涂覆液在25℃下的粘度为1000mPa·s，将涂覆液刮涂在经等离子体处理的基础层表面上，经200℃烘干分散介质，得高气体阻隔性取向复合薄膜。其中，刮涂速率为3m/min，所得涂覆层厚度为308nm。所得取向复合薄膜水汽透过量为70.2g/(m2·24h)，氧气透过量为4.5cm3/(m2·24h·0.1MPa)。
对比例1
(1)按质量份称取2份的蒙脱土、90份的聚乙烯、6份的聚丙烯、1份的JS-109与1份的JS-130的搅拌均匀，通过上料机输送至螺杆挤出造粒机进行造粒，通过流延的方式加工可得基础层，所得基础层厚度为46μm。所述流延的牵伸比为5，所得基础层水汽透过量为432.9g/(m2·24h)，氧气透过率为625.3cm3/(m2·24h·0.1MPa)。
(2)按质量份称取45份的氧化石墨烯、45份的聚乙烯醇、9份的戊二醛、0.5份的盐酸、0.5份的聚二甲基硅氧烷，分散于水分散介质中制备成涂覆液，所述涂覆液在25℃下的粘度为1000mPa·s，将涂覆浇筑在经等离子体处理的基础层表面上，经200℃烘干分散介质，得高气体阻隔性取向复合薄膜。其中，所得涂覆层厚度为308nm。所得取向复合薄膜水汽透过量为141.2g/(m2·24h)，氧气透过量为77.6cm3/(m2·24h·0.1MPa)。
与实施例10相比，对比例1中将涂覆液浇筑到基础层表面上，使得涂覆层不具有取向性，其中第一二维材料无规分散，无法有效阻止水汽和氧气的透过。
对比例2
(1)按质量份称取2份的蒙脱土、90份的聚乙烯、6份的聚丙烯、1份的JS-109与1份的JS-130的搅拌均匀，通过上料机输送至螺杆挤出造粒机进行造粒，通过热压的方式加工可得基础层，所得基础层厚度为55μm。所得基础层水汽透过量为868.1g/(m2·24h)，氧气透过率为873.2cm3/(m2·24h·0.1MPa)。
(2)按质量份称取45份的氧化石墨烯、45份的聚乙烯醇、9份的戊二醛、0.5份的盐酸、0.5份的聚二甲基硅氧烷，分散于水分散介质中制备成涂覆液，所述涂覆液在25℃下的粘度为1000mPa·s，将涂覆液刮涂在经等离子体处理的基础层表面上，经200℃烘干分散介质，得高气体阻隔性取向复合薄膜。其中，刮涂速率为3m/min，涂覆层厚度为318nm。所得取向复合薄膜水汽透过量为97.5g/(m2·24h)，氧气透过量为69.3cm3/(m2·24h·0.1MPa)。
与实施例10相比，对比例1中通过热压方式得到基础层，使得基础层不具有取向性，其中的第二二维材料无规分散，导致其水汽和氧气透过率均无法下降。
对比例3
(1)按质量份称取2份的蒙脱土、90份的聚乙烯、6份的聚丙烯、1份的JS-109与1份的JS-130的搅拌均匀，通过上料机输送至螺杆挤出造粒机进行造粒，通过流延的方式加工可得基础层，所得基础层厚度为46μm。所述流延的牵伸比为5，所得基础层水汽透过量为432.9g/(m2·24h)，氧气透过率为625.3cm3/(m2·24h·0.1MPa)。
(2)按质量份称取45份的氧化石墨烯、45.5份的聚乙烯醇、9份的戊二醛、0.5份的盐酸分散于水分散介质中制备成涂覆液，所述涂覆液在25℃下的粘度为1000mPa·s，将涂覆液刮涂在经等离子体处理的基础层表面上，经200℃烘干分散介质，得高气体阻隔性取向复合薄膜。其中，刮涂速率为3m/min，涂覆层厚度为333nm。所得取向复合薄膜水汽透过量为127.6g/(m2·24h)，氧气透过量为69.1cm3/(m2·24h·0.1MPa)
与实施例10相比，对比例1中未使用第一稳定助剂，涂覆层的流动平整性降低，导致水汽和氧气阻隔性不佳。
对比例4
(1)按质量份称取2份的蒙脱土、92份的聚乙烯、6份的聚丙烯酯的搅拌均匀，通过上料机输送至螺杆挤出造粒机进行造粒，通过流延的方式加工可得基础层，所得基础层厚度为55μm。所述流延的牵伸比为5，所得基础层水汽透过量为734.4g/(m2·24h)，氧气透过率为776.1cm3/(m2·24h·0.1MPa)。
(2)按质量份称取45份的氧化石墨烯、45份的聚乙烯醇、9份的戊二醛、0.5份的盐酸、0.5份的聚二甲基硅氧烷，分散于水分散介质中制备成涂覆液，所述涂覆液在25℃下的粘度为1000mPa·s，将涂覆液刮涂在经等离子体处理的基础层表面上，经200℃烘干分散介质，得高气体阻隔性取向复合薄膜。其中，刮涂速率为3m/min，涂覆层厚度为318nm。所得取向复合薄膜水汽透过量为127.9g/(m2·24h)，氧气透过量为74.5cm3/(m2·24h·0.1MPa)。
与实施例10相比，对比例1中未使用第二稳定助剂，基础层原本的水汽和氧气透过量就会增加，使最终的复合薄膜的数值增加。
对比例5
(1)按质量份称取2份的蒙脱土、90份的聚乙烯、6份的聚丙烯、1份的JS-109与1份的JS-130的搅拌均匀，通过上料机输送至螺杆挤出造粒机进行造粒，通过流延的方式加工可得基础层，所得基础层厚度为57μm。所述流延的牵伸比为5，所得基础层水汽透过量为432.9g/(m2·24h)，氧气透过率为625.3cm3/(m2·24h·0.1MPa)。
(2)按质量份称取50份的氧化石墨烯、49.5份的聚乙烯醇、0.5份的聚二甲基硅氧烷分散于水分散介质中制备成涂覆液，所述涂覆液在25℃下的粘度为1000mPa·s，将涂覆液刮涂在经等离子体处理的基础层表面上，经200℃烘干分散介质，得高气体阻隔性取向复合薄膜。其中，刮涂速率为3m/min，涂覆层厚度为419nm。所得取向复合薄膜水汽透过量为156.2g/(m2·24h)，氧气透过量为67.1cm3/(m2·24h·0.1MPa)。
与实施例10相比，对比例1中未使用交联剂和催化剂，使得第二二维材料与涂覆层树脂间相互作用变弱，导致水汽和氧气透过量增加。

Claims (8)

1.一种高气体阻隔性取向复合薄膜，其特征在于，由涂覆层和基础层构成，所述涂覆层厚度为10-500nm，所述涂覆层中含有与涂覆层表面平行取向的第一二维材料；所述基础层厚度为1-300μm，所述基础层中含有与基础层表面平行取向的第二二维材料；
所述第一二维材料由石墨烯、氧化石墨烯、还原氧化石墨烯、化学修饰石墨烯、氮化硼、磷化硼、蒙脱土、高岭土、云母、蛭石、过渡金属碳化物、过渡金属氮化物、过渡金属硫化物、二维金属有机框架材料、二维共价有机框架材料中的一种或多种按照任意比例混合组成；所述第二二维材料由石墨烯、氧化石墨烯、还原氧化石墨烯、化学修饰石墨烯、氮化硼、磷化硼、蒙脱土、高岭土、云母、蛭石、过渡金属碳化物、过渡金属氮化物、过渡金属硫化物、二维金属有机框架材料、二维共价有机框架材料中的一种或多种按照任意比例混合组成。
2.根据权利要求1所述高气体阻隔性取向复合薄膜，其特征在于，所述基础层按照质量份计由65-99.8份的基础层树脂、0.01-30份的第二二维材料与0.01-5份的第二稳定助剂组成，将基础层树脂、第二二维材料与第二稳定助剂通过吹塑、流延、单向拉伸、双向拉伸或多层共挤工艺制得基础层。
3.根据权利要求2所述高气体阻隔性取向复合薄膜，其特征在于，所述基础层树脂由聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚酯、聚氨酯、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚砜、聚醚砜、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺和聚丙烯腈中的一种或多种按照任意比例混合组成。
4.根据权利要求1所述高气体阻隔性取向复合薄膜，其特征在于，所述涂覆层按质量份计由20-90份的涂覆层树脂、9.97-66份的第一二维材料、0.01-10份的交联剂、0.01-3份的催化剂与0.01-1份的第一稳定助剂组成。
5.根据权利要求4所述高气体阻隔性取向复合薄膜，其特征在于，所述复合薄膜通过以下方法获得：将涂覆层树脂、第一二维材料、交联剂、催化剂与第一稳定助剂分散于分散介质中配成涂覆液，所述涂覆液在25℃下的粘度为1-1000mPa·s；所述涂覆液通过刮涂、浸涂、喷涂或旋涂工艺涂覆在经等离子体处理后的基础层表面上，经25-200℃烘干，得到复合薄膜；所述分散介质由水或水与甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丙酮中的一种或多种按照任意比例混合组成。
6.根据权利要求4所述高气体阻隔性取向复合薄膜，其特征在于，所述涂覆层树脂由聚乙烯醇、聚乙二醇、聚环氧乙烷、聚乙烯亚胺、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸中的一种或多种按照任意比例混合组成。
7.根据权利要求4所述高气体阻隔性取向复合薄膜，其特征在于，所述交联剂由戊二醛、三聚甲醛、四聚甲醛、多聚甲醛中的一种或多种按照任意比例混合组成；所述催化剂由盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、磺酸、甲酸、乙酸、甲磺酸、对甲苯磺酸中的一种或多种按照任意比例混合组成；所述第一稳定助剂由聚二甲基硅氧烷、聚甲基烷基硅氧烷、改性有机硅氧烷、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯中的一种或多种按照任意比例混合组成。
8.根据权利要求4所述高气体阻隔性取向复合薄膜，其特征在于，所述第二稳定助剂为硅烷偶联剂A-151、A-171、A-172、A-173、A-174、A187、A-1100、JS-70、JS-602、JS-902、KH-540、KH-550、KH-560、KH-570、KH-580、KH-590、KH-792、SI-69，或钛酸酯偶联剂AA-75、JS-101、JS-102、JS-105、JS-109、JS-130、JS-131、JS-201、JS-311、JS-311W、JS-401，或铝酸酯偶联剂SG-AI821、DL-411、DL-411AF、DL411D、DL411DF，或硼酸酯偶联剂LD-100P中的一种。
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