高阻隔性增强聚己内酯复合薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种高阻隔性增强聚己内酯复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：S1，称取LDHs和ε‑己内酯并超声处理，然后升温至100‑140℃，加入催化剂并在惰性气体保护下反应得到粘稠状聚合物，并去除所述粘稠状聚合物中的杂质及未反应完的单体，获得到LDHs‑g‑PCL白色粉末；S2，将所述LDHs‑g‑PCL白色粉末与PCL以一定比例下在40‑80℃下溶解在溶剂中，然后升温到60‑80℃继续搅拌并用超声波处理获得混合溶液；S3，将所述混合液转移到水平的聚四氟乙烯模具中，在50‑80℃干燥成膜。本发明专利技术还提供一种通过上述方法获得的高阻隔性增强聚己内酯复合薄膜。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高阻隔性增强聚己内酯复合薄膜及其制备方法。
技术介绍
近年来，聚合物-层状粘土纳米复合材料凭借其超细相尺寸和相结构，一直受到人们的极大关注。聚合物-层状粘土纳米复合材料在材料属性上相比纯聚合物和传统的微相复合材料表现出显著的增强作用。层状粘土材料能够改善模量和强度，增强阻隔性能和热稳定性，减少阻燃性。在这些层状粘土材料中，层状双羟基复合金属氧化物(Layereddoublehydroxides，LDHs)具有形貌可控、结构可调、易分散等优异性能，已经广泛作为功能性纳米填料制备出了LDHs-聚合物纳米复合材料。层状粘土材料由于不可渗透的层状结构而延长气体分子穿过纳米复合材料的曲折路径，被认为是天然阻隔材料。理论上说，每个层状粘土粒子高的长宽比会使气体渗透路径增加，曲折性增加，结果导致气体渗透性降低，阻隔性能增强。在文献中已经报道了层状硅酸盐材料在聚合物气体阻隔性能方面的研究成果，如Zhang等(ZhangY,LiuQ,ZhangS,etal.Gasbarrierpropertiesandmechanismofkaolin/styrene–butadienerubbernanocomposites[J].AppliedClayScience,2015,111:37-43.)研究了高岭土对丁苯橡胶中的气体阻隔性及机理研究，发现高岭土填充体系的气体阻隔性能比二氧化硅和炭黑填充体系好，高岭土填料在复合高分子材料中的阻隔机理归因于体积效应和阻隔效应。Bharadwaj等(BharadwajRK.ModelingtheBarrierPropertiesofPolymer-LayeredSilicateNanocomposites[J].Macromolecules,2001,34(26):9189-9192.)也研究了蒙脱土(MMT)对聚合物-层状粘土纳米复合材料的影响，进一步完善了适合层状材料的阻隔机理和阻隔模型，并发现MMT能够显著改善复合材料的阻隔性能。然而，同样作为层状粘土材料，LDHs在气体阻隔性能上研究报道相对很少。脂肪族聚酯作为高性能环境友好可降解塑料是目前最有潜力的高分子材料之一。脂肪族聚酯的生物可降解性表现为微生物产生的生物酶攻击聚合物导致分子链断裂。最有潜力的脂肪族聚酯是聚己内酯(PCL)，其来源于ε-CL开环聚合，在一次性食品和保健品包装以及农业薄膜等方面得到了较为广泛的应用。尽管PCL是最易生物降解的合成脂肪族聚酯，但其表现出比较差的结构和功能上的稳定性阻碍了生产应用，特别是难以满足阻隔性能、热稳定性等需要改善的迫切需求。目前尚未检索到有关LDHs用于聚己内酯的改善阻隔性能的专利。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种高阻隔性增强聚己内酯复合薄膜的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用了以下技术措施：本专利技术提供一种高阻隔性增强聚己内酯复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：S1，称取LDHs和ε-己内酯并超声处理，然后升温至100-140℃，加入催化剂并在惰性气体保护下反应得到粘稠状聚合物，并去除所述粘稠状聚合物中的杂质及未反应完的单体，获得到LDHs-g-PCL白色粉末；S2，将所述LDHs-g-PCL白色粉末与PCL以一定比例下在40-80℃下溶解在溶剂中，然后升温到60-80℃继续搅拌并用超声波处理获得混合溶液；S3，将所述混合液转移到水平的聚四氟乙烯模具中，在50-80℃干燥成膜。进一步的，在步骤S1中，所述LDHs为MgAl-LDHs、MgAlZn-LDHs、MgAlZnFe-LDHs、MgAlZnLa-LDHs、MgAlZnCe-LDHs中的至少一种。进一步的，在步骤S1中，所述加入催化剂并在惰性气体保护下反应得到粘稠状聚合物的步骤包括：加入辛酸亚锡催化剂并在氮气保护下反应20h～30h得到粘稠状聚合物。进一步的，在步骤S1中，所述去除所述粘稠状聚合物中的杂质及未反应完的单体的步骤包括：将所述粘稠状聚合物溶解于二氯甲烷中过滤并洗涤以除去杂质，将去除杂质后的粘稠状聚合物在冰己烷中沉淀洗涤以除去未反应完的单体。进一步的，在步骤S1中，去除所述粘稠状聚合物中的杂质及未反应完的单体后，进一步包括：在真空条件下，通过冷冻干燥法获得LDHs-g-PCL白色粉末。进一步的，在步骤S1中，所述LDHs在反应物中的质量浓度为0.1-5wt％。进一步的，所述LDHs-g-PCL白色粉末在复合薄膜中的质量分数为5-50wt％。进一步的，所述PCL的分子量介于30000-80000。进一步的，所述溶剂为二甲基甲酰胺。进一步的，所述LDHs-g-PCL白色粉末与PCL的按克称量的总质量与所述二甲基甲酰胺的按毫升称量的总体积之比介于1：10和1：15之间。本专利技术还提供一种上述方法获得的高阻隔性增强聚己内酯复合薄膜。本专利技术提供的高阻隔性增强聚己内酯复合薄膜及其制备方法具有以下优点：其一，本专利技术利用LDHs表面多羟基引发ε-己内酯原位开环聚合，从而在含LDHs上形成大量PCL高分子链，实现化学键合牢固的PCL包覆含LDHs纳米无机层状粒子，使得LDHs达到更好的分散效果。其二，相比于其他小分子改性，本专利技术原位接枝聚合改性得到的LDHs-g-PCL与PCL存在更好的相容性。其三，由于本专利技术所提供的复合薄膜配方简单，易于操作，在阻隔性能和力学性能同时得到增强，具有较大的应用价值。附图说明图1为本专利技术提供的高阻隔性增强聚己内酯复合薄膜的制备方法流程图。图2为本专利技术实施例1及实施例2提供的高阻隔性增强聚己内酯复合薄膜的测试图。具体实施方式下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。实施例1请参照图1，称量0.9g的MgAl-LDHs和29.1g的ε-己内酯加入三口瓶中，超声30min，升温至110℃，加入催化剂辛酸亚锡，N2保护下反应24h，反应结束后，将粘稠状的聚合物溶解于二氯甲烷中，过滤、洗涤后除去杂质，在冰己烷中沉淀，洗涤除去未反应完的单体，40℃下真空干燥24h得到白色粉末LDHs-g-PCL；将LDHs-g-PCL与PCL以10：90的比例在50℃下在溶解在二甲基甲酰胺中，然后升温到60℃继续搅拌30min，转移到超声波清洗器中超声10min。将混合液转移到已经调整至水平的聚四氟乙烯模具中，60℃干燥成膜。性能如表1所示，紫外吸收图谱如图2所示。实施例2请参照图1，称量0.6g的MgAlZnCe-LDHs和28.4g的ε-己内酯加入三口瓶中，超声30min，升温至120℃，加入催化剂辛酸亚锡，N2保护下反应24h，反应结束后，将粘稠状的聚合物溶解于二氯甲烷中，过滤、洗涤后除去杂质，在冰己烷中沉淀，洗涤除去未反应完的单体，40℃下真空干燥24h得到白色粉末LDHs-g-PCL。将LDHs-g-PCL与PCL以20：80比例下在40℃下在溶解在二甲基甲酰胺中，然后升温到60℃继续搅拌30min，转移到超声波清洗器中超声10min。将混合液转移到已经调整至水平的聚四氟乙烯模具中，70℃干燥成膜。性能如表1所示，紫外吸收图谱如图2所示。对比例1将PCL在40℃下在溶解在二甲基甲酰胺中，然后升温到80℃继续搅拌30min，转移到超声波清洗器中超声10min。将其转移本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高阻隔性增强聚己内酯复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：S1，称取LDHs和ε‑己内酯并超声处理，然后升温至100‑140℃，加入催化剂并在惰性气体保护下反应得到粘稠状聚合物，并去除所述粘稠状聚合物中的杂质及未反应完的单体，获得到LDHs‑g‑PCL白色粉末；S2，将所述LDHs‑g‑PCL白色粉末与PCL按比例在40‑80℃下溶解在溶剂中，然后升温到60‑80℃继续搅拌并用超声波处理获得混合溶液；S3，将所述混合液转移到水平的聚四氟乙烯模具中，在50‑80℃干燥成膜。

【技术特征摘要】
1.一种高阻隔性增强聚己内酯复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：S1，称取LDHs和ε-己内酯并超声处理，然后升温至100-140℃，加入催化剂并在惰性气体保护下反应得到粘稠状聚合物，并去除所述粘稠状聚合物中的杂质及未反应完的单体，获得到LDHs-g-PCL白色粉末；S2，将所述LDHs-g-PCL白色粉末与PCL按比例在40-80℃下溶解在溶剂中，然后升温到60-80℃继续搅拌并用超声波处理获得混合溶液；S3，将所述混合液转移到水平的聚四氟乙烯模具中，在50-80℃干燥成膜。2.根据权利要求1所述的高阻隔性增强聚己内酯复合薄膜的制备方法，其特征在于：在步骤S1中，所述LDHs为MgAl-LDHs、MgAlZn-LDHs、MgAlZnFe-LDHs、MgAlZnLa-LDHs、MgAlZnCe-LDHs中的至少一种。3.根据权利要求1所述的高阻隔性增强聚己内酯复合薄膜的制备方法，其特征在于：在步骤S1中，所述加入催化剂并在惰性气体保护下反应得到粘稠状聚合物的步骤包括：加入辛酸亚锡催化剂并在氮气保护下反应20h～30h得到粘稠状聚合物。4.根据权利要求1所述的高阻隔性增强聚己内酯复合薄膜的制备方法，其特征在于：在步骤S1中，所述去除所述粘稠状聚合物中的杂质及未反应完的单体的步骤包括：将所...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛龙，刘跃军，白永康，
申请(专利权)人：厦门理工学院，
类型：发明
国别省市：福建;35