一种聚丙烯酸酯类/石墨烯涂布液、其制备方法、高阻隔涂层和高阻隔膜材技术

本发明专利技术属于涂层材料技术领域，尤其涉及一种聚丙烯酸酯类/石墨烯涂布液、其制备方法、高阻隔涂层和高阻隔膜材。本发明专利技术提供的聚丙烯酸酯类/石墨烯涂布液由涂布液原料物在引发剂存在条件下反应制成；所述涂布液原料物包括丙烯酸酯类单体、苯乙烯、丙烯酸和改性水性石墨烯；所述改性水性石墨烯由丙烯酸、丙烯酰胺和石墨烯在引发剂存在条件下反应制成。本发明专利技术提供的涂布液成膜后具有优异的氧气和水蒸气阻隔性能，柔性、耐候性良好，能够广泛地适用于医药、食品、电子产品包装以及柔性太阳能封装等用途。此外，发明专利技术提供的涂布液原材料价格低廉，生产工艺简单，适合在大规模工业化生产中推广使用。

A polyacrylate / graphene coating solution, its preparation method, high barrier coating and high barrier membrane material

【技术实现步骤摘要】
一种聚丙烯酸酯类/石墨烯涂布液、其制备方法、高阻隔涂层和高阻隔膜材
本专利技术属于涂层材料
，尤其涉及一种聚丙烯酸酯类/石墨烯涂布液、其制备方法、高阻隔涂层和高阻隔膜材。
技术介绍
涂层是指附着在某一基体材料上起某种特殊作用，且与基体材料具有一定结合强度的薄层材料，对基层具有很好的保护作用。石墨烯是目前人类已知最硬、最薄的纳米新材料，石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成的六角型呈蜂窝状晶格，构成的单层片状结构的二维纳米材料，因其比表面积大、成形过程高度取向等优点成为高效阻隔填料。氧化石墨烯是石墨烯片层结构上的部分双键被羟基、羧基和环氧基所取代而形成的石墨烯衍生物，其尺寸结构和石墨烯类似。由于含氧基团的存在，氧化石墨烯能够以单片层形式长期稳定分散于水或其他溶剂中，为制备具有单片层分散的石墨烯/聚合物复合材料提供了条件。理论证明石墨烯片层具有不渗透性，少量石墨烯或氧化石墨烯的添加就能显著提高复合材料的阻隔性能。由此可见，石墨烯是一种极为理想的高阻隔纳米片层填料。中国专利CN101812194A提出了一种石墨烯基阻隔复合材料及其制备方法，具体是先用偶联剂对氧化石墨烯进行功能化处理，再将功能化后的氧化石墨烯还原，然后借助于溶剂将修饰还原氧化石墨烯在聚烯烃溶液中进行均匀分散，同时加入引发剂促进石墨烯与聚烯烃的交联键合制得纳米复合材料。然而，通过将石墨烯化学氧化再还原的途径制备的石墨烯存在一定结构缺陷，这将不利于石墨烯发挥天然的水氧阻隔性能，同时大量制备容易带来废液污染，使其工业化生产受到限制。中国专利CN106221179A提出了一种石墨烯-二氧化硅杂化材料制备聚氨酯基纳米复合材料的方法，具体是，采用功能性3-氨基丙基三乙氧基硅烷单体作为链接二氧化硅与氧化石墨烯的中间桥梁制得石墨烯-二氧化硅杂化材料，并以所述杂化材料为填料，以聚丙烯树脂为基体，经熔融共混法制得聚氨酯基纳米复合材料。所述方法通过发挥石墨烯-二氧化硅的相互阻隔效应来提高石墨烯的分散性，但加入的二氧化硅粉体也存在极易团聚的现象，这样不仅不能实现抑制石墨烯团聚的作用，还会影响基体树脂的阻隔性能。中国专利CN201910607589.4公开了一种水性高阻隔涂布液及其制备方法，所述水性高阻隔涂布液包括含羟基的水溶性聚合物0.5～15份、纳米氧化物0.1～15份、石墨烯0.01～10份、有机硅氧烷类偶联剂0.01～5份、0.1mol/L稀盐酸0.1～30份及溶剂30～95份。本专利技术以溶胶-凝胶法制得的纳米氧化物粒子为小尺寸阻聚剂，通过物理吸附的方式负载在石墨烯表面，可抑制石墨烯之间的团聚，解决了石墨烯分散性不佳的问题；利用纳米氧化物与水溶性聚合物的交联作用，充分发挥了石墨烯/聚合物对气体协同增强的阻隔作用。但是若沉积层厚度小于10nm，则不足以完全覆盖基膜表面可能存在的凹凸；若沉积层厚度大于100nm，易于出现膜层开裂，柔软性降低的情况。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种聚丙烯酸酯类/石墨烯涂布液、其制备方法、高阻隔涂层和高阻隔膜材，由本专利技术提供的涂布液制成的涂层对氧气和水蒸气具有优异阻隔性能，且柔性和耐候性良好。本专利技术提供了一种聚丙烯酸酯类/石墨烯涂布液，由涂布液原料物在引发剂存在条件下反应制成；所述涂布液原料物包括丙烯酸酯类单体、苯乙烯、丙烯酸和改性水性石墨烯；所述改性水性石墨烯由丙烯酸、丙烯酰胺和石墨烯在引发剂存在条件下反应制成。优选的，制备所述改性水性石墨烯所使用的丙烯酸、丙烯酰胺和石墨烯的质量比为1：(0.5～2)：(0.1～0.5)。优选的，所述丙烯酸酯类单体包括丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯中的一种或多种。优选的，涂布液原料物中所述丙烯酸酯类单体、苯乙烯、丙烯酸和改性水性石墨烯的质量比为(10～50)：(1～20)：5：(0.5～30)。本专利技术提供了一种聚丙烯酸酯类/石墨烯涂布液的制备方法，包括以下步骤：a)将丙烯酸、丙烯酰胺和石墨烯进行混合，之后在引发剂存在条件下进行反应，得到改性水性石墨烯；b)将丙烯酸酯类单体、苯乙烯、丙烯酸和所述改性水性石墨烯进行混合，之后在引发剂存在条件下进行反应，得到聚丙烯酸酯类/石墨烯涂布液。优选的，步骤a)中，所述反应的温度为50～100℃；所述反应的时间为3～8h。优选的，步骤b)中，所述反应的温度为70～120℃；所述反应的时间为3～8h。本专利技术提供了一种高阻隔涂层，由涂布到基膜上涂布液经过干燥后形成；所述涂布液为上述技术方案所述的涂布液或上述技术方案所述制备方法制得的涂布液。本专利技术提供了一种高阻隔膜材，包括依次接触的基膜层、涂层和离型保护膜层；所述涂层为上述技术方案所述的高阻隔涂层。优选的，所述基膜层的材料包括对苯二甲酸乙二醇酯、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚酰胺和聚乙烯中的一种或多种。与现有技术相比，本专利技术提供了一种聚丙烯酸酯类/石墨烯涂布液、其制备方法、高阻隔涂层和高阻隔膜材。本专利技术提供的聚丙烯酸酯类/石墨烯涂布液由涂布液原料物在引发剂存在条件下反应制成；所述涂布液原料物包括丙烯酸酯类单体、苯乙烯、丙烯酸和改性水性石墨烯；所述改性水性石墨烯由丙烯酸、丙烯酰胺和石墨烯在引发剂存在条件下反应制成。本专利技术以聚丙烯酸酯类混合物作为涂布液的主要成分，通过利用聚丙烯酸酯良好的成膜性，使涂布液成膜后可具有很好的柔性，并通过适当调整聚合体系中的单体组成，提升了涂布液成膜后的耐候性。同时，本专利技术还将原位聚合接枝改性的石墨烯引入到了涂布液中，本专利技术通过在石墨烯上原位聚合接枝丙烯类聚合物，可有效抑制石墨烯自身的团聚，提高其在聚丙烯酸酯类混合物中的分散性，同时利用聚合物间的交联键合，可使涂布液成膜后形成致密结构，提升涂布液成膜后的致密性，从而大幅提高涂布液成膜后的阻水、阻氧性能。本专利技术提供的涂布液成膜后具有优异的氧气和水蒸气阻隔性能，柔性、耐候性良好，能够广泛地适用于医药、食品、电子产品包装以及柔性太阳能封装等用途。此外，专利技术提供的涂布液原材料价格低廉，生产工艺简单，适合在大规模工业化生产中推广使用。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的高阻隔膜材的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的还原氧化石墨烯(RGO)制备流程示意图；图3是本专利技术实施例提供的改性水性石墨烯制备流程示意图。具体实施方式下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚丙烯酸酯类/石墨烯涂布液，由涂布液原料物在引发剂存在条件下反应制成；/n所述涂布液原料物包括丙烯酸酯类单体、苯乙烯、丙烯酸和改性水性石墨烯；/n所述改性水性石墨烯由丙烯酸、丙烯酰胺和石墨烯在引发剂存在条件下反应制成。/n

【技术特征摘要】
1.一种聚丙烯酸酯类/石墨烯涂布液，由涂布液原料物在引发剂存在条件下反应制成；
所述涂布液原料物包括丙烯酸酯类单体、苯乙烯、丙烯酸和改性水性石墨烯；
所述改性水性石墨烯由丙烯酸、丙烯酰胺和石墨烯在引发剂存在条件下反应制成。


2.根据权利要求1所述的涂布液，其特征在于，制备所述改性水性石墨烯所使用的丙烯酸、丙烯酰胺和石墨烯的质量比为1：(0.5～2)：(0.1～0.5)。


3.根据权利要求1所述的涂布液，其特征在于，所述丙烯酸酯类单体包括丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯中的一种或多种。


4.根据权利要求1所述的涂布液，其特征在于，涂布液原料物中所述丙烯酸酯类单体、苯乙烯、丙烯酸和改性水性石墨烯的质量比为(10～50)：(1～20)：5：(0.5～30)。


5.一种聚丙烯酸酯类/石墨烯涂布液的制备方法，包括以下步骤：
a)将丙烯酸、丙烯酰胺和石墨烯进行混合，之后在引发剂存在条件下进行反应，得到改性水性石...

【专利技术属性】
技术研发人员：董军，高锦龙，朱英杰，朱家宽，刘杰鹏，
申请(专利权)人：旭科新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33