一种十一层共挤出高阻隔单一材质液体包装膜制备方法及其应用与流程

本发明涉及单一pe材质阻隔性能研发，具体为一种十一层共挤出高阻隔单一材质液体包装膜制备方法及其应用。

背景技术：

1、塑料软包装材料具有优异的机械性能和抗压性能，广泛用作食品、药品、快递等包装材料。目前大多数塑料软包装采用多种不同材质的薄膜紧密贴合（复合）制成，例如bopa/pe、bopp/pe、bopet/al/pe等结构，但多材质复合包装在完成包装生命周期丢弃后分类、回收却不易，容易造成资源浪费和环境污染，目前仍无有效的方法使复合不同材质的包装材料分开并分类回收。单一材质结构回收时不用分类，可以达到100%回收利用，逐渐成为包装产业发展的趋势。然而，常规的单一材质塑料软包装材料的阻隔性能有限，无法满足包装材料实际使用的要求，这限制了其在工业生产中的应用价值。

2、目前，提升包装膜的阻隔性能主要有选用高阻隔树脂共挤、涂布阻隔层、复合无机物、采用金属薄膜等方式。其中，纳米片状材料（蒙脱土纳米片、石墨烯纳米片、六方氮化硼纳米片、金属氢氧化物纳米片等）因其相对较高的长径比可以为渗透分子提供更长的传播路径，对小分子有很好的阻隔性能；例如，公开号为cn102408624a的专利通过改性的蒙脱土与乙烯-乙烯醇共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯相互作用，制备了一种具有高阻隔性能的蒙脱土-evoh-pet复合材料。

3、多层共挤复合材料因力学性能良好、抗压能力强等优点，在软包装材料中广泛应用；例如，公开号为cn115871306a的专利公开了一种高阻隔多层共挤复合包装膜及其制备方法，采用五层共挤吹膜的方法，显著提高了包装膜材料的阻隔性能。

4、另外，二氧化钛颗粒用于改性聚合物时可以在基体中起到异相成核作用，能够提高聚合物结晶度，因而可作为填料来改善聚合物材料的阻隔性能，并且二氧化钛还具有优异的紫外屏蔽性、热稳定性、生物相容性及抗菌性。

技术实现思路

1、本发明研发了一种新型的单一pe材质的十一层共挤膜，该十一层共挤膜具有非常优异的阻隔性能，能够在液体包装领域中应用。

2、一种十一层共挤出高阻隔单一材质液体包装膜的制备方法，包括以下步骤：

3、步骤一：设计非对称型的十一层共挤膜的膜结构、确定各膜层的配方及用量，具体如下：

4、第一层：配方为20~40wt%ldpe+20~40wt%lldpe+20~50wt%m-lldpe+

5、1~5wt%复合助剂、用量为10~20wt%；

6、第二层：配方为20~40wt%hdpe+20~40wt%lldpe+20~60wt%m-lldpe、用量为5~20wt%；

7、第三层：配方为20~40wt%ldpe+20~40wt%lldpe+20~60wt%m-lldpe、用量为10~20wt%；

8、第四层：配方为100wt%pe-g-mah、用量为1~5wt%；

9、第五层：配方为95~99wt%ldpe+1~5wt%evoh、用量为5~20wt%；

10、第六层：配方为90~95wt%ldpe+1~5wt%evoh+1~5wt%季铵盐试剂化的纳米级片状材料、用量为10~20wt%；

11、其中，季铵盐试剂化的纳米级片状材料的制备方法为：基于酯化反应机理，利用羧基化季铵盐型改性试剂对羟基化纳米级片状材料实施表面修饰作用，制备而成；

12、第七层：配方为95~99wt%ldpe+1~5wt%evoh、用量为5~20wt%；

13、第八层：配方为100wt%pe-g-mah、用量为1~5wt%；

14、第九层：配方为10~30wt%ldpe+10~30wt%lldpe+40~80wt%m-lldpe、用量为10~20wt%；

15、第十层：配方为10~30wt%hdpe+10~30wt%lldpe+40~80wt%m-lldpe、用量为5~20wt%；

16、第十一层：配方为10~30wt%ldpe+10~30wt%lldpe+35~65wt% m-lldpe+

17、1~5wt%开口剂+1~5wt%季铵盐试剂化的纳米级金属氧化物、用量为10~20wt%；

18、其中，季铵盐试剂化的纳米级金属氧化物的制备方法为：基于酯化反应机理，利用羧基化季铵盐型改性试剂对羟基化纳米级金属氧化物实施表面修饰作用，制备而成；

19、步骤二：利用十一层共挤薄膜吹塑机组，制备得到厚度50~200μm的十一层共挤出高阻隔单一材质液体包装膜。

20、优选的，所述羧基化季铵盐型改性试剂为单季铵盐型改性单体，其化学结构式为：

21、。

22、所述单季铵盐型改性单体的制备方法为：

23、步骤s2-1：含有α-h的苯乙酮与香兰素及单仲胺单体发生mannich缩合反应，生成中间体一；

24、单仲胺单体选择使用二甲胺、二正丙胺、二异丙胺、n-乙基异丙基胺、n-甲基正丙胺中的一种；

25、步骤s2-2：利用氯代酸单体对中间体一进行季铵化处理得到单季铵盐型改性单体。

26、优选的，所述羧基化季铵盐型改性试剂为双季铵盐型改性单体，其化学结构式为：

27、。

28、所述双季铵盐型改性单体的制备方法为：

29、步骤3-1：含有α-h的苯乙酮与香兰素及双仲胺单体发生mannich缩合反应，生成中间体二；

30、双仲胺单体选择使用n,n'-二甲基乙二胺、n,n'-二乙基乙二胺、n,n'-二丙基乙二胺中的一种；

31、步骤s3-2：利用氯代酸单体对中间体二进行季铵化处理得到双季铵盐型改性单体。

32、优选的，所述氯代酸单体为4-氯丁酸、5-氯戊酸、6-氯己酸中的一种。

33、优选的，所述纳米级片状材料为氧化石墨烯、蒙脱土、六方氮化硼中的一种；

34、优选的，所述纳米级金属氧化物为二氧化钛、氧化锌、氧化铜中的一种。

35、优选的，所述复合助剂由抗氧化剂和抗紫外剂组成。

36、根据上述方法制备得到的一种十一层共挤出高阻隔单一材质液体包装膜的氧气透过量为1.5~4.0[cm3/(m2•24h•0.1mpa)]、水蒸气透过量为2.0~4.5[g/(m2•24h)]。

37、优选的，所述十一层共挤出高阻隔单一材质液体包装膜具有抗菌作用，该菌为大肠杆菌或金黄色葡萄球菌。

38、有益效果：基于分子设计方法、并利用mannich反应和季铵化反应的机理，合成了羧基化季铵盐型改性试剂；通过酯化反应机理，利用羧基化季铵盐型改性试剂对羟基化纳米材料（羟基化的纳米粒度的tio2和/或hbn）实施表面修饰作用，得到季铵盐试剂化的纳米材料（改性型tio2和/或hbn）；通过将季铵盐试剂化的纳米材料引入到单一材质的pe共挤膜中，制备得到单一pe材质的新型十一层共挤膜，由实验结果可知：该新型十一层共挤膜具有优异的阻隔性能，属于高阻隔单一材质包装膜。