一种改性薄膜材料的制备方法及改性薄膜材料技术

本发明专利技术公开了一种改性薄膜材料的制备方法及改性薄膜材料。所述改性薄膜材料的制备方法包括：将氧化石墨烯置于去离子水中，得到剥离型氧化石墨烯溶液；将含苯环的化合物加入到所述剥离型氧化石墨烯溶液中，得到改性氧化石墨烯溶液；将壳聚糖溶于酸溶液中，得到壳聚糖溶液；将薄膜在壳聚糖溶液和改性氧化石墨烯溶液中循环浸渍，得到改性薄膜材料。本发明专利技术所述制备方法实现了将改性氧化石墨烯与壳聚糖二者结合起来对薄膜进行改性，增强了所制备的改性薄膜材料的阻隔性能和阻燃性能。

Preparation of a Modified Thin Film Material and Modified Thin Film Material

【技术实现步骤摘要】
一种改性薄膜材料的制备方法及改性薄膜材料
本专利技术涉及薄膜材料领域，尤其涉及一种改性薄膜材料的制备方法及改性薄膜材料。
技术介绍
层层自组装（LBL）是上世纪90年代快速发展起来的一种简易、多功能的表面修饰方法。LBL最初利用带电基板在带相反电荷的电解质溶液中的交替沉积制备聚电解质自组装多层膜。短短的十多来年，在基础研究方面LBL得到了巨大的发展。LBL适用的原料已由最初的经典聚电解质扩展到树枝状聚电解质、无机带电纳米粒子如GO、MMT，CNT、胶体等。LBL适用介质由水扩展到有机溶剂以及离子液体。LBL的驱动力是溶液中目标化合物与基片表面功能基团的化学键等强相互作用或如氢键、静电引力、配位键、范德华力等弱相互作用。LBL利用逐层交替沉积的原理，自发地在基体表面形成结构完整、性能稳定、具有某种特定功能的纳米复合薄膜材料制备技术，能够制得稳定的超薄、均匀、连续、无孔的高功能膜，具有适用范围较广、纳米尺度调控、基体整体性能不变、成本较低、不受成膜基底形状影响等优点。石墨烯是碳原子以sp2形式杂化形成的具有类六元苯环的二维片状材料，并且晶格结构可无限拓展，片层厚度极薄。石墨烯作为新型的二维碳材料，具有高阻隔、高阻燃、高强度等一系列优异性能，是对聚合物增强改性碳系材料中最优秀的新型功能填料，石墨烯在聚合物复合材料的制备等方面表现出巨大的利用价值。而当石墨烯被氧化后，其表面带有大量的羟基和羧基，使氧化石墨烯（GO）表面带负电。但是GO属于纳米材料，比表面积较大，极易团聚，因此需对其改性，防止团聚。壳聚糖(CS)是自然界中唯一的碱性多糖，为甲壳素脱乙酰化后的产物，通常也可称为脱乙酰甲壳素，不溶于水、碱溶液及一般的有机溶剂。CS在稀酸中，CS分子上的—NH2在酸性溶液中被质子化为(R-NH3+)n，破坏了分子间及分子内的氢键，溶解于稀酸溶液中并带正电荷性。CS具有良好的成膜性、吸附性、通透性和吸湿性，己被广泛应用于食品、医药、日化、轻纺工业等领域。现有薄膜制品中存在阻隔性能差，氧气极易透过，导致薄膜包装的食品保鲜期不长，同时大多数薄膜属于塑料制品，极易燃烧。因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种改性薄膜材料的制备方法及改性薄膜材料，旨在解决现有薄膜制品存在阻隔性能差且极易燃烧的问题。一种改性薄膜材料的制备方法，其中，包括步骤：将氧化石墨烯置于去离子水中，得到剥离型氧化石墨烯溶液；将含苯环的化合物加入到所述剥离型氧化石墨烯溶液中，得到改性氧化石墨烯溶液；将壳聚糖溶于酸溶液中，得到壳聚糖溶液；将薄膜在壳聚糖溶液和改性氧化石墨烯溶液中循环浸渍，得到改性薄膜材料。所述的改性薄膜材料的制备方法，其中，所述氧化石墨烯通过Hummers方法制备得到。所述的改性薄膜材料的制备方法，其中，含苯环的化合物为单宁、松香、木质素中的一种或多种。所述的改性薄膜材料的制备方法，其中，所述壳聚糖溶液的质量浓度为0.05-10mg/mL。所述的改性薄膜材料的制备方法，其中，所述酸溶液为醋酸溶液。所述的改性薄膜材料的制备方法，其中，所述醋酸溶液的质量百分浓度为1%。所述的改性薄膜材料的制备方法，其中，所述薄膜为生物基薄膜。所述的改性薄膜材料的制备方法，其中，所述生物基薄膜为PLA薄膜。所述的改性薄膜材料的制备方法，其中，所述将薄膜在改性氧化石墨烯溶液和壳聚糖溶液中循环浸渍包括：步骤A、将薄膜浸泡于壳聚糖溶液中，再将薄膜用去离子水洗涤并烘干；步骤B、将薄膜浸泡于改性氧化石墨烯溶液中，再将薄膜用去离子水洗涤并烘干；步骤C、交替重复所述步骤A和所述步骤B。一种改性薄膜材料，其中，通过如上所述改性薄膜材料的制备方法制备得到。有益效果：本专利技术利用层层自组装技术将薄膜在壳聚糖溶液和改性氧化石墨烯溶液中交替循环浸渍，得到改性薄膜材料。本专利技术所述制备方法实现了将改性氧化石墨烯与壳聚糖二者结合起来对薄膜进行改性，使所制备的改性薄膜材料的阻隔性能和阻燃性能较纯薄膜材料均有巨大的提升。附图说明图1为本专利技术所述改性氧化石墨烯的制备示意图。图2为本专利技术改性薄膜材料的制备示意图。图3为纯PLA薄膜氧气阻隔性能曲线图。图4为本发实施例1所制备的两种改性薄膜材料的氧气阻隔性能曲线图。图5为本专利技术实施例1所制备的两种改性薄膜材料的分散数码光学图。具体实施方式本专利技术提供一种改性薄膜材料的制备方法及改性薄膜材料，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1和图2所示，本专利技术提供一种改性薄膜材料的制备方法，包括步骤：将氧化石墨烯置于去离子水中，得到剥离型氧化石墨烯溶液；将含苯环的化合物加入到所述剥离型氧化石墨烯溶液中，得到改性氧化石墨烯溶液；将壳聚糖溶于酸溶液中，得到壳聚糖溶液；将薄膜在壳聚糖溶液和改性氧化石墨烯溶液中循环浸渍，得到改性薄膜材料。本专利技术所述氧化石墨烯表面带有大量的羟基和羧基，使形成的氧化石墨烯溶液中的氧化石墨烯表面带负电荷。同时，本专利技术采用含苯环的化合物对氧化石墨烯进行改性，也即是将含苯环的化合物引入到薄膜材料中，有效提高所制备得到改性薄膜材料阻隔性能和阻燃性能。本专利技术所述壳聚糖溶液中壳聚糖在酸性溶液中被质子化，从而形成带正电荷的离子。本专利技术利用层层自组装技术先将带正电的离子对薄膜进行改性，使其表面带有均匀的正电荷，然后与带负电的离子进行反应，使其表面带有均匀的负电荷，薄膜表面经过一次正负电荷离子的处理过程记为一次循环，经过多次循环后，得到改性薄膜材料。本专利技术所述制备方法实现了将改性氧化石墨烯与壳聚糖二者结合起来对薄膜材料进行改性，使所述改性薄膜材料的阻隔性能和阻燃性能较纯薄膜材料均有巨大的提升。具体地，本专利技术所述改性薄膜材料的制备方法，包括步骤：剥离型氧化石墨烯溶液的配制：通过Hummers方法制备氧化石墨烯（GO），随后，将氧化石墨烯置于去离子水中并经超声处理得到剥离型氧化石墨烯溶液。优选地，所述氧化石墨烯可以通过Hummers方法制备得到。Hummers方法制备氧化石墨烯采用浓硫酸中的高锰酸钾与石墨粉末经氧化反应之后，得到棕色的在边缘有衍生羧酸基及在平面上主要为酚羟基和环氧基团的石墨薄片，此石墨薄片层可以经超声或高剪切剧烈搅拌剥离为氧化石墨烯，并在水中形成稳定、浅棕黄色的单层氧化石墨烯悬浮液。具体地，Hummers制备氧化石墨烯包括：在冰水浴中装配好500ml的反应瓶，将5g石墨粉和5g硝酸钠与200ml浓硫酸混合均匀，搅拌下加入25g高氯酸钾，均匀后，再分数次加入15g高锰酸钾，控制温度不超过20℃，搅拌一段时间后，撤去冰浴，将反应瓶转移至电磁搅拌器上，电磁搅拌持续24h。之后，搅拌下缓慢加入200ml去离子水，温度升高到98℃左右，搅拌20min后，加入适量双氧水还原残留的氧化剂，使溶液变为亮黄色。然后分次以10000rpm转速离心分离氧化石墨悬浮液，并先后用5%HCl溶液和去离子水洗涤直到分离液pH=7。将得到的滤饼真空干燥即得氧化石墨。负离子溶液配制：如图1所示（代表含苯环的化合物的苯环结构），取适当含量的含苯环的化合物加入所述GO溶液中，在一定温度下搅拌适量时间，最终得带负电的改性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性薄膜材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：将氧化石墨烯置于去离子水中，得到剥离型氧化石墨烯溶液；将含苯环的化合物加入到所述剥离型氧化石墨烯溶液中，得到改性氧化石墨烯溶液；将壳聚糖溶于酸溶液中，得到壳聚糖溶液；将薄膜在壳聚糖溶液和改性氧化石墨烯溶液中循环浸渍，得到改性薄膜材料。

【技术特征摘要】
1.一种改性薄膜材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：将氧化石墨烯置于去离子水中，得到剥离型氧化石墨烯溶液；将含苯环的化合物加入到所述剥离型氧化石墨烯溶液中，得到改性氧化石墨烯溶液；将壳聚糖溶于酸溶液中，得到壳聚糖溶液；将薄膜在壳聚糖溶液和改性氧化石墨烯溶液中循环浸渍，得到改性薄膜材料。2.根据权利要求1所述的改性薄膜材料的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯通过Hummers方法制备得到。3.根据权利要求1所述的改性薄膜材料的制备方法，其特征在于，所述含苯环的化合物为单宁、松香、木质素中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的改性薄膜材料的制备方法，其特征在于，所述壳聚糖溶液的质量浓度为0.05-10mg/mL。5.根据权利要求1所述的改性薄膜材料的制备方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐武飞，陈寿，彭晓华，谷晓昱，张胜，聂俊，刘晓东，
申请(专利权)人：深圳市通产丽星股份有限公司，北京化工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44