一种高阻隔防潮塑料薄膜及其制备方法和应用与流程

本发明属于塑料薄膜，涉及一种高阻隔防潮塑料薄膜及其制备方法和应用。

背景技术：

1、塑料薄膜是用聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯以及其他树脂制成的薄膜，用于包装以及覆膜层，广泛地应用于食品、医药、化工等领域。

2、塑料膜在对产品进行外包装后，如果塑料膜阻隔性较差，外部水汽会侵入塑料薄膜对包装产品造成损坏；同时如果包装产品的湿度较大，或塑料膜内部含有水分时，就导致产品处于较潮湿环境下，时间久后，包装产品极易发生霉变现象，需要单独在包装内放置干燥剂，十分麻烦；因此亟需研发一种具有优良的阻隔性能，防止外部的水汽侵入；同时对包装内的水汽进行吸附，达到吸湿防潮效果的高阻隔性防潮塑料薄膜。

3、塑料薄膜食品包装、医疗器械、电子产品、农业和化工等领域扮演着重要角色，聚乙烯薄膜常被用于制作一次性包装袋、薄膜封口袋、包装膜等，但由于其存在阻隔性能、耐湿热性较差等问题，因此无法广泛适用于一些需要高阻隔的包装场景，使用阻隔性低的包装材料会加速其受潮变质，最终导致其腐坏。

4、因此，本技术提供了一种高阻隔防潮塑料薄膜及其制备方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高阻隔防潮塑料薄膜及其制备方法和应用，所制备的塑料薄膜具有优异的氧气阻隔性、疏水性以及拉伸强度、抗撕裂强度。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种高阻隔防潮塑料薄膜，包括以下重量份的原料：改性聚乙烯70～95份、改性纳米填料25～35份、塑料助剂3～5份、聚乙烯蜡1～3份、滑石粉0.2～0.5份、抗氧剂0.5～1.5份；

4、其中所述改性聚乙烯的制备过程如下：

5、s11、在低温等离子体处理仪中加入聚乙烯，通入氧气并控制气压为13～17pa，功率为100～150w，处理2～5min；

6、s12、在40～65℃条件下，将肉桂酸与甲苯充分混合均匀后，加入环氧氯丙烷和氢氧化钠搅拌4～6h，升温至80～100℃，加入催化剂和甲基丙烯酸甲酯，继续搅拌5～7h，制备得到肉桂酸改性甲基丙烯酸甲酯，其中肉桂酸、甲苯、环氧氯丙烷、氢氧化钠、催化剂和甲基丙烯酸甲酯的质量比为1：(3～4)：(0.3～0.6)：1：(0.03～0.05)：1；

7、s13、将经过等离子体处理的聚乙烯置于50～75℃烘箱中干燥12～18h，然后放入混炼机内，控制搅拌速率40～90r/min下，升温并恒温至110～130℃，恒温搅拌10～20min后，加入肉桂酸改性甲基丙烯酸甲酯，恒温搅拌15～25min后，降温至80～95℃，然后加入过氧化苯甲酰，继续搅拌15～20min后，降温出料并冷却至-10～-5℃，用乙醇和乙醚先后洗涤3次，红外灯下进行干燥，即得到改性聚乙烯，其中聚乙烯、肉桂酸改性甲基丙烯酸甲酯、过氧化苯甲酰的质量比为100:(10～30):(0.4～0.8)。

8、作为本发明的一种优选技术方案，所述改性纳米填料的制备方法如下：

9、s21、以质量份计，70～75℃条件下，将100份纳米蒙脱土分散于体积比1:3的乙醇与水的混合溶液中，加入30份牛磺酸，升温至55℃，用85khz超声震荡0.5～1h，过滤除去溶剂后，在300℃下真空干燥后用球磨机以400r/min的转速研磨6h后过200目筛，制得改性纳米蒙脱土；

10、s22、60～80℃条件下将质量比为10：(3～5)的纤维素纳米晶和聚二甲基硅氧烷加入到二甲苯溶液中，在氮气氛围中搅拌7～9h，搅拌结束后，将搅拌产物在-50℃进行冷冻干燥，制备得到改性纤维素纳米晶；

11、s23、将质量比为1：(1～1.3)的改性纤维素纳米晶与改性纳米蒙脱土充分研磨混合，制备得到所述改性纳米填料。

12、作为本发明的一种优选技术方案，所述塑料助剂为硼酸铝、硼酸钠、硬脂酸钙和硬脂酸锌中的一种或多种。

13、作为本发明的一种优选技术方案，所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168中的一种或两种。

14、作为本发明的一种优选技术方案，步骤s13中，所述催化剂为三苯基膦、四丁基氯化膦和四丁基溴化铵中的一种。

15、一种高阻隔防潮塑料薄膜的制备方法，包括以下步骤：

16、s61、按重量份计，将改性聚乙烯和改性纳米填料充分混合均匀，在50～70℃的鼓风干燥箱中烘干1～3h，再加入塑料助剂、聚乙烯蜡、滑石粉和抗氧剂，在温度130～150℃、转子速度30～50r/min条件下混合均匀；

17、s62、将混合均匀后的原料放入压片机，在15～18mpa持续3～6min，升压至20～22mpa持续1～2min，最后加压至28mpa持续1～3min，通过热压制备得到所述高阻隔防潮塑料薄膜。

18、作为本发明的一种优选技术方案，所述压片机的参数为上层压板温度130～150℃，下层压板温度130～150℃。

19、作为本发明的一种优选技术方案，所述高阻隔防潮塑料薄膜的厚度为0.2mm。

20、一种高阻隔防潮塑料薄膜的应用，所述高阻隔防潮塑料薄膜可应用于食品包装、食品包装、一次性包装袋和薄膜封口袋。

21、本发明中通过对聚乙烯进行低温等离子体处理，可以使聚乙烯表面粗糙度增加，增加表面积，从而可以提供更多的活性接枝位点，进一步提高后续聚乙烯与甲基丙烯酸甲酯发生反应的效率。

22、在氢氧化钠的碱性催化下，肉桂酸分子结构中的羧基会与环氧氯丙烷发生取代反应，从而形成环氧化合物，在催化剂作用下该环氧化合物中的环氧官能团会与甲基丙烯酸甲酯中的羧基发生开环加成反应，从而得到改性的甲基丙烯酸甲酯；由于肉桂酸具有疏水性的苯环结构，与甲基丙烯酸甲酯反应后可以提高甲基丙烯酸甲酯的疏水性，同时肉桂酸具有抗霉性，可以进一步避免塑料薄膜疏水性变差导致的生霉问题；在引发剂过氧化苯甲酰的作用下，聚乙烯可以与改性后的甲基丙烯酸甲酯发生接枝聚合反应，引发剂使聚乙烯产生自由基，该聚乙烯自由基可以与改性甲基丙烯酸甲酯单体发生反应，改性甲基丙烯酸甲酯分子中的双键打开，与聚乙烯自由基结合，形成新的共价键，从而将改性甲基丙烯酸甲酯接枝到聚乙烯的分子链上；聚乙烯本身密度较低，接枝改性甲基丙烯酸甲酯后较长的接枝链可以填充聚乙烯分子间的空隙，形成更加紧密的阻隔层，从而提高聚乙烯材料的阻隔性，同时由于接枝的改性甲基丙烯酸甲酯支链上具有疏水性的苯环以及烷基，因此聚乙烯的疏水性进一步增强。

23、聚二甲基硅氧烷具有高度疏水性，将纤维素纳米晶与聚二甲基硅氧烷混合通过搅拌使两者进行充分接触和表面吸附，搅拌后进行冷冻干燥，以除去溶剂并增强两者之间的结合力，从而制备得到稳定的改性纤维素纳米晶；通过聚二甲基硅氧烷的改性，纤维素纳米晶表面能降低，有助于纤维素纳米晶在聚乙烯基体中的稳定分散。

24、牛磺酸通过离子交换反应，将纳米蒙脱土层间的阳离子(如k+、na+、ca2+、mg2+等)部分或全部替换出来，这些阳离子转变为可溶性盐类而溶出，从而削弱了原来层间的结合力，使得层间晶格裂开，层间距增大从而直接导致蒙脱土的比表面积增加，这使得改性后的纳米蒙脱土具有更强的吸附能力，并且由于层间距变大可以形成更复杂的孔道结构，可以延长气体或液体分子通过材料的路径，从而增加渗透难度，提高阻隔性能同时牛磺酸作为一种有机化合物，其改性可以使蒙脱土表面由亲水性转变为亲油性，降低其表面能，从而提高与聚乙烯基底材料的相容性，有助于纳米蒙脱土的均匀分散，进而改善复合材料的整体性能。

25、将改性纳米蒙脱土与改性纤维素纳米晶通过研磨混合，由于改性后的纳米蒙脱土的吸附力更强，改性纤维素纳米晶表面的聚二甲基硅氧烷链会通过疏水作用与范德华力与纳米蒙脱土表面结合，同时经过牛磺酸改性的纳米蒙脱土表面有一定亲油性，可以使纳米复合材料与聚乙烯基底形成更紧密的界面结合，从而共同提高材料的拉伸强度和抗撕裂强度。

26、本发明的有益效果：

27、本发明中通过肉桂酸改性的甲基丙烯酸甲酯在引发剂作用下与经过等离子体处理的聚乙烯发生接枝聚合反应，从而提高聚乙烯材料的疏水性；并通过在聚乙烯基体中添加改性纳米填料，利用通过牛磺酸改性的纳米蒙脱土与聚二甲基硅氧烷改性的纤维素纳米晶通过研磨制备的复合填料提高阻隔性、疏水性以及塑料薄膜的拉伸强度和抗撕裂强度。