一种白石墨烯复合聚酰胺材料、薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种白石墨烯复合聚酰胺材料，包含以下重量份的组分：改性白石墨烯0.5～20份、聚酰胺树脂60～99.4份和相容剂0.1～20份。本发明专利技术还公开了一种白石墨烯复合聚酰胺材料的制备方法、包含该白石墨烯复合聚酰胺材料的聚酰胺薄膜及其制备方法。本发明专利技术通过发挥白石墨烯材料本身具有的高强度、高阻隔性和单、少层的透明特性、采用相容、均匀分散工艺、化学共价键合作用以及双向拉伸工艺有效协同配合后得到的白石墨烯复合聚酰胺薄膜，具有高强度、对氧气、水汽高阻隔性的同时，还是透明结构，可以有效替代现在多层复合共挤薄膜的EVOH、MXD6和铝箔阻隔层，减少复合薄膜层数，简化设备投入和优化工艺，性能达到要求的同时减少成本，具有广阔的市场前景。

A White Graphene Composite Polyamide Material, Film and Its Preparation Method

The invention discloses a white graphene composite polyamide material, which comprises the following components: modified white graphene 0.5-20 phr, polyamide resin 60-99.4 phr and compatibilizer 0.1-20 phr. The invention also discloses a preparation method of a white graphene composite polyamide material, a polyamide film containing the white graphene composite polyamide material and a preparation method thereof. The white graphene composite polyamide film obtained by utilizing the high strength, high barrier and transparent properties of single and few layers of the white graphene material itself, adopting compatibility, uniform dispersion process, chemical covalent bonding and biaxial drawing process, has high strength, high barrier to oxygen and water vapor, and is also a transparent structure. EVOH, MXD6 and aluminium foil barrier layers of multi-layer co-extruded thin films can be effectively replaced, the number of layers of composite thin films can be reduced, the equipment investment and optimization process can be simplified, the performance can meet the requirements and the cost can be reduced at the same time, which has broad market prospects.

【技术实现步骤摘要】
一种白石墨烯复合聚酰胺材料、薄膜及其制备方法
本专利技术涉及一种聚酰胺材料，具体涉及一种白石墨烯复合聚酰胺材料、薄膜及其制备方法。
技术介绍
功能性薄膜包装材料是世界各国争先开发应用的塑料包装材料。其中，具有高阻隔性薄膜是功能性薄膜材料中应用最广泛、重要性最大的一类。特别适用于肉类食品冷鲜包装、火腿肠、粮食、药品和保健品的包装，阻隔性薄膜一般具有很好的阻隔性能，能阻隔氧气、水汽对这些食品产生的质变，有效延长食品的保质期限和货架期，在食品药品包装领域都取得良好的使用效果。而阻隔性薄膜目前最具代表性、应用最广泛的是多层共挤复合薄膜，它是采用不同树脂基体、通过多台挤出机熔融共挤复合而成，多为3层、5层结构，甚至出现9层、11层复合结构。多层共挤复合薄膜中的阻隔层多为EVOH层、MXD6(改性聚酰胺)或铝箔层，是现在市面上最流行采用的阻隔层形式。但在阻隔包装行业内也存在一定的弊端。如以EVOH或MXD6作为阻隔层的多层复合膜，EVOH和MXD6对氧气的阻隔性非常强，但对水汽阻隔性是随着环境中的湿度增大，阻隔性越差；以铝箔作为阻隔层的多层复合膜，对水汽、氧气阻隔性非常高，但铝箔经多次弯折后容易形成折痕，对氧气、水汽阻隔性就变差，同时铝箔不透明，致使消费者无法看清包装内的真实商品状况，影响购买欲望。因此，对于复合薄膜在具备高强度、对氧气、水汽具有高阻隔性、同时又具有透明性要求提出了更大的挑战。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服目前市面上以EVOH、MXD6、铝箔为阻隔层的多层共挤复合膜对氧气、水汽阻隔性变差、不透明以及设备投入过大导致的工艺复杂、成本过高的弊端而提供一种白石墨烯复合聚酰胺材料、薄膜及其制备方法。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种白石墨烯复合聚酰胺材料，包含以下重量份的组分：改性白石墨烯0.5～20份、聚酰胺树脂60～99.4份和相容剂0.1～20份。本专利技术所述白石墨烯复合聚酰胺材料创造性地应用白石墨烯为少层状二维材料，采用该聚酰胺材料制得的薄膜具有很高的机械强度、柔韧性、白色或透明，同时又具有对水汽、氧气、二氧化碳等高阻隔性等特性。所述改性白石墨烯的添加量大于20份时，容易发生团聚，且成本较高。作为本专利技术所述白石墨烯复合聚酰胺材料的优选实施方式，所述改性白石墨烯的制备方法包括以下步骤：(1)、将白石墨烯在强酸下进行活化处理，得白石墨烯A；(2)、将白石墨烯A置于乙醇水溶液中，加入γ-巯丙基三甲氧基硅烷，搅拌反应，取出，洗涤，得白石墨烯B；(3)、将白石墨烯B加入溶解有丙烯酰胺单体的溶剂中，加入光引发剂，紫外光照射，取出，洗涤，干燥，得所述改性白石墨烯。步骤(1)中，活化处理的目的是使白石墨烯的表面产生羟基、羧基等活性基团；活化处理的条件为：将白石墨烯经强酸在60～250℃下回流处理0.5～12h。步骤(2)中，采用γ-巯丙基三甲氧基硅烷对白石墨烯进行表面修饰，洗涤的目的是清除白石墨烯表面残留的γ-巯丙基三甲氧基硅烷，搅拌反应的时间为0.5～6h。步骤(3)中，紫外光照射的时间为0.1～6h；洗涤的目的是洗去白石墨烯表面残留的丙烯酰胺单体，干燥温度为30～120℃。所述改性白石墨烯通过应用新型的巯基—烯点击加成反应将丙烯酰胺高聚物温和、快速、可控有效的化学接枝在白石墨烯表面，真正实现与聚丙烯基体形成良好的相容性，使其在聚酰胺基体中达到良好均匀分散的同时还会与聚酰胺基体发生共价化学键合作用，产生的结合力要远远大于市面上其他厂家简单的填充、包覆、吸附等物理处理。作为本专利技术所述白石墨烯复合聚酰胺材料的优选实施方式，所述白石墨烯、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、丙烯酰胺单体和光引发剂的重量份为：白石墨烯1份、γ-巯丙基三甲氧基硅烷0.5～15份、丙烯酰胺单体10～50份和光引发剂0.5～10份。采用上述配比能实现改性白石墨烯的制备。作为本专利技术所述白石墨烯复合聚酰胺材料的更优选实施方式，所述白石墨烯、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、丙烯酰胺单体和光引发剂的重量份为：白石墨烯1份、γ-巯丙基三甲氧基硅烷1～10份、丙烯酰胺单体20～40份和光引发剂0.5～5份。采用上述原料配比，制得的改性白石墨烯的性能更佳。作为本专利技术所述白石墨烯复合聚酰胺材料的优选实施方式，所述改性白石墨烯的添加量为1～15重量份；所述改性白石墨烯为2～20层改性白石墨烯。所述改性白石墨烯采用上述添加量时，在聚酰胺材料中能充分发挥其作用，且容易分散，无团聚现象的发生，能控制在较低的生产成本的同时，保证聚酰胺薄膜的性能。作为本专利技术所述白石墨烯复合聚酰胺材料的优选实施方式，所述聚酰胺树脂为80～98.9重量份，所述相容剂为0.1～5重量份。采用上述配比时，采用该聚酰胺材料制得的薄膜具有更高的机械强度、柔韧性、白色或透明，对水汽、氧气、二氧化碳等阻隔性更高。作为本专利技术所述白石墨烯复合聚酰胺材料的优选实施方式，如下(a)～(d)中的至少一项：(a)、所述强酸种类为硝酸和/或硫酸；(b)、步骤(3)中，用于溶解丙烯酰胺单体的溶剂为去离子水、乙醇、丙醇、异丙醇和丁醇中的至少一种；(c)、所述光引发剂种类为250、369、184、907、500和1173光引发剂中的至少一种；(d)所述洗涤采用的溶剂为甲苯、二甲苯、丙酮、丁酮和四氢呋喃中的至少一种。作为本专利技术所述白石墨烯复合聚酰胺材料的优选实施方式，所述聚酰胺树脂为PA6、MXD6、PA66、PA10、PA11、PA12、PA46、PA610、PA1010和PA612中的至少一种；所述相容剂为PP接枝马来酸酐。聚酰胺树脂可以为PA6(尼龙6)、MXD6(改性尼龙6)、PA66(尼龙66)、PA10(尼龙10)、PA11(尼龙11)、PA12(尼龙12)、PA46(尼龙46)、PA610(尼龙610)、PA1010(尼龙1010)和PA612(尼龙612)中的至少一种。本专利技术的目的还在于提供一种上述所述白石墨烯复合聚酰胺材料的制备方法，包含以下步骤：(A)、开启高速混合机加热温度至60～120℃，称取聚酰胺树脂、改性白石墨烯和相容剂，经高速分散机预混合分散5～30min；(B)、开启双螺杆挤出机，各区温度为210～280℃，待稳定后，将步骤(A)预混合分散好的物料加入到双螺杆挤出机料筒中，经混炼、挤出、水冷、拉条、切粒，得所述白石墨烯复合聚酰胺材料。本专利技术的目的还在于提供一种聚酰胺薄膜，包含上述白石墨烯复合聚酰胺材料。作为本专利技术所述聚酰胺薄膜的优选实施方式，所述聚酰胺薄膜包含以下重量份的组分：上述所述白石墨烯复合聚酰胺材料1～30份和聚酰胺树脂70～99份。作为本专利技术所述聚酰胺薄膜的优选实施方式，所述聚酰胺薄膜包含以下重量份的组分：上述所述白石墨烯复合聚酰胺材料1～10份和聚酰胺树脂90～99份。本专利技术的目的还在于提供所述聚酰胺薄膜的制备方法，包括以下步骤：开启薄膜流延机，各区温度为210～280℃，待稳定后，将白石墨烯复合聚酰胺材料和聚酰胺树脂加入到薄膜流延机料筒中，经挤出、风冷、纵、横向双向拉伸、热定型、收卷，得所述聚酰胺薄膜；纵向拉伸比为250～400％，纵向拉伸热定型温度为60～120℃；横向拉伸比为300～450％，横向拉伸热定型温度为120～180℃。改性白石墨烯与聚酰胺基体间的良好物化结合作用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种白石墨烯复合聚酰胺材料，其特征在于，包含以下重量份的组分：改性白石墨烯0.5～20份、聚酰胺树脂60～99.4份和相容剂0.1～20份。

【技术特征摘要】
1.一种白石墨烯复合聚酰胺材料，其特征在于，包含以下重量份的组分：改性白石墨烯0.5～20份、聚酰胺树脂60～99.4份和相容剂0.1～20份。2.如权利要求1所述白石墨烯复合聚酰胺材料，其特征在于，所述改性白石墨烯的制备方法包括以下步骤：(1)、将白石墨烯在强酸下进行活化处理，得白石墨烯A；(2)、将白石墨烯A置于乙醇水溶液中，加入γ-巯丙基三甲氧基硅烷，搅拌反应，取出，洗涤，得白石墨烯B；(3)、将白石墨烯B加入溶解有丙烯酰胺单体的溶剂中，加入光引发剂，紫外光照射，取出，洗涤，干燥，得所述改性白石墨烯。3.如权利要求3所述白石墨烯复合聚酰胺材料，其特征在于，所述白石墨烯、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、丙烯酰胺单体和光引发剂的重量份为：白石墨烯1份、γ-巯丙基三甲氧基硅烷0.5～15份、丙烯酰胺单体10～50份和光引发剂0.5～10份。4.如权利要求1所述白石墨烯复合聚酰胺材料，其特征在于，所述改性白石墨烯的添加量为1～15重量份；所述改性白石墨烯为2～20层改性白石墨烯。5.如权利要求4所述白石墨烯复合聚酰胺材料，其特征在于，所述聚酰胺树脂为80～98.9重量份，所述相容剂为0.1～5重量份。6.如权利要求2所述白石墨烯复合聚酰胺材料，其特征在于，如下(a)～(d)中的至少一项：(a)、所述强酸种类为硝酸和/或硫酸；(b)、步骤(3)中，用于溶解丙烯酰胺单体的溶剂为去离子水、乙醇、丙醇、异丙醇和丁醇中的至少一种；(c)、所述光引发剂种类为250、369、184、...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛志浩，李晓丰，
申请(专利权)人：广东烯王科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44