一种耐穿刺铝箔袋复合材料及其制备方法与流程

本发明涉及高分子材料，具体为一种耐穿刺铝箔袋复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、聚丙烯是丙烯单体通过加聚反应制成，是一种性能优良的热塑性合成树脂，外观透明而轻，具有耐化学性、电绝缘性、和良好的高耐磨加工性能等，可以制成膜材料，与铝箔共挤复合可以制成铝箔袋的复合材料，此种材料在食品包装、医疗用品包装等方面具有重要的应用，由于应用场景的不同，要求铝箔袋具备较高的耐穿刺性能，所以需要对铝箔袋复合材料的基材聚丙烯进行改性，目前对聚丙烯的改性方法主要有接枝改性、共聚改性、填充改性等方法。

2、碳纳米管作为一种纳米材料，具有化学可修饰性、独特的机械性能，电化学性能等，是一种理想的纳米填料，在聚丙烯、聚脲树脂等高分子材料中应用广泛，可以显著提升材料的力学强度和耐穿刺性能，但是由于碳纳米管添加聚丙烯中容易团聚，所以在制备的时候存在一定的技术难度。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种耐穿刺铝箔袋复合材料及其制备方法，制备出的复合材料具有优良的耐穿刺性和抗氧化性。

2、一种耐穿刺铝箔袋复合材料，所述复合材料包括由外向内依次设置的表层、中间层和基材层，表层和基材层为聚乙烯亚胺-碳纳米管改性聚丙烯膜材料，中间层为铝箔，所述功能化聚乙烯亚胺-碳纳米管改性聚丙烯膜材料的制备方法包括以下步骤：

3、(1)向去离子水中加入羧基化碳纳米管，超声均匀后加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐和4-二甲氨基吡啶，搅拌均匀后再加入聚乙烯亚胺，进行酰胺化反应，过滤溶剂，分别使用去离子水和乙醇洗涤沉淀，得到聚乙烯亚胺修饰碳纳米管。

4、(2)使用氯化亚砜对3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸进行处理，得到3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰氯。

5、(3)向甲苯和蒸馏水混合溶剂中，加入聚乙烯亚胺修饰碳纳米管、3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰氯和反应促进剂碳酸钾，进行功能化处理，离心分离除去溶剂，使用三氯甲烷和乙醇洗涤沉淀，得到功能化的受阻酚-聚乙烯亚胺修饰碳纳米管。

6、(4)将聚丙烯树脂和受阻酚-聚乙烯亚胺修饰碳纳米管混合均匀，置于流变仪中，再加入润滑剂和增塑剂，进行熔融共混，出料后置于模具中热压成型，得到功能化聚乙烯亚胺-碳纳米管改性聚丙烯膜材料。

7、优选的，所述步骤(1)中羧基化碳纳米管、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐、4-二甲氨基吡啶和聚乙烯亚胺的质量比为10:50-80:15-25:70-110。

8、优选的，所述步骤(1)中酰胺化反应的温度为20-40℃，反应的时间为20-40h。

9、优选的，所述步骤(3)中聚乙烯亚胺修饰碳纳米管、3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰氯和碳酸钾的质量比为100:15-40:6-15。

10、优选的，所述步骤(3)中功能化处理的温度为45-75℃，反应时间为12-24h。

11、优选的，所述步骤(4)中聚丙烯树脂和受阻酚-聚乙烯亚胺修饰碳纳米管的质量比为100:0.2-1。

12、一种耐穿刺铝箔袋复合材料的制备方法如下：

13、将由上述方法制备而成的功能化聚乙烯亚胺-碳纳米管改性聚丙烯膜作为基材层，功能化聚乙烯亚胺-碳纳米管改性聚丙烯膜的表面通过热压的方式复合一层铝箔膜形成中间层；在铝箔膜的表面通过淋膜的方式再复合一层功能化聚乙烯亚胺-碳纳米管改性聚丙烯膜，制得铝箔袋复合材料。

14、与现有技术相比，本发明具备以下有益技术效果：

15、该铝箔袋复合材料的基材层和表层均为功能化聚乙烯亚胺-碳纳米管改性聚丙烯膜材料，在1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐和4-二甲氨基吡啶的催化作用下，使羧基化碳纳米管与聚乙烯亚胺部分氨基进行酰胺化反应，得到聚乙烯亚胺修饰碳纳米管，然后在碳酸钾的促进作用下，3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰氯的酰氯官能团再与聚乙烯亚胺的氨基进行反应，从而得到功能化的受阻酚-聚乙烯亚胺修饰碳纳米管，在碳纳米管表面接枝引入聚乙烯亚胺分子链和3,5-二叔丁基-4-羟基苯的受阻酚小分子，实现对碳纳米管的功能化改性。

16、该一种功能化聚乙烯亚胺-碳纳米管改性聚丙烯膜材料，以受阻酚-聚乙烯亚胺修饰碳纳米管作为功能化填料，对聚丙烯进行共混改性，由于碳纳米管表面接枝了聚乙烯亚胺，使得碳纳米管在聚丙烯之间有良好的相容性，更加均匀的分散在聚丙烯基体中，克服了碳纳米管团聚的现象，从而对聚丙烯起到优异的增强效果，提高了铝箔袋复合材料的耐穿刺性能，同时碳纳米管接枝的聚乙烯亚胺链端修饰的大量的3,5-二叔丁基-4-羟基苯受阻酚小分子，可以提供氢质子，终止氧化体系中产生的自由基，明显提高了提高聚丙烯膜的抗氧化性能，拓展了铝箔袋复合材料在包装材料中的实际应用。

技术特征：

1.一种耐穿刺铝箔袋复合材料，所述复合材料包括由外向内依次设置的表层、中间层和基材层，表层和基材层为聚乙烯亚胺-碳纳米管改性聚丙烯膜材料，中间层为铝箔，所述功能化聚乙烯亚胺-碳纳米管改性聚丙烯膜材料的制备方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种功能化聚乙烯亚胺-碳纳米管改性聚丙烯膜材料，其特征在于：所述步骤（1）中羧基化碳纳米管、1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳二亚胺盐酸盐、4-二甲氨基吡啶和聚乙烯亚胺的质量比为10:50-80:15-25:70-110。

3.根据权利要求1所述的一种功能化聚乙烯亚胺-碳纳米管改性聚丙烯膜材料，其特征在于：所述步骤（1）中酰胺化反应的温度为20-40 ℃，反应的时间为20-40 h。

4.根据权利要求1所述的一种功能化聚乙烯亚胺-碳纳米管改性聚丙烯膜材料，其特征在于：所述步骤（3）中聚乙烯亚胺修饰碳纳米管、3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰氯和碳酸钾的质量比为100:15-40:6-15。

5.根据权利要求1所述的一种功能化聚乙烯亚胺-碳纳米管改性聚丙烯膜材料，其特征在于：所述步骤（3）中功能化处理的温度为45-75 ℃，反应时间为12-24 h。

6.根据权利要求1所述的一种功能化聚乙烯亚胺-碳纳米管改性聚丙烯膜材料，其特征在于：所述步骤（4）中聚丙烯树脂和受阻酚-聚乙烯亚胺修饰碳纳米管的质量比为100:0.2-1。

7.一种耐穿刺铝箔袋复合材料的制备方法如下：

技术总结本发明涉及高分子材料技术领域，且公开了一种耐穿刺铝箔袋复合材料，所述复合材料包括由外向内依次设置的表层、中间层和基材层，表层和基材层为聚乙烯亚胺‑碳纳米管改性聚丙烯膜材料，中间层为铝箔，所述功能化聚乙烯亚胺‑碳纳米管改性聚丙烯膜材料以受阻酚‑聚乙烯亚胺修饰碳纳米管作为功能化填料，对聚丙烯进行共混改性，由于碳纳米管表面接枝了聚乙烯亚胺，使得碳纳米管在聚丙烯之间有良好的相容性，更加均匀的分散在聚丙烯基体中，克服了碳纳米管团聚的现象，从而对聚丙烯起到优异的增强效果，对提升耐穿刺性具有显著的效果。技术研发人员：李厚力受保护的技术使用者：南京绿力新材料有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/13