一种高阻隔材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高阻隔材料，包括：HDPE 40～60份，PET 20～40份，改性阻隔填料10～30份，稳定剂0.5～1份，抗氧剂0.5～1份；改性阻隔填料是将纳米纤维素分散于去离子水中，依次加入硅烷偶联剂、疏水剂进行超声处理；然后再加入碱液和尿素静置处理；再添加云母片进行加热处理；过滤后干燥得到的。本发明专利技术以聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和高密度聚乙烯(HDPE)为基础树脂，通过添加改性阻隔填料，利用双螺杆挤出机制备出具有低生产成本、高机械性能、高阻隔性能以及可降解的增强复合材料，可用于高阻隔瓶生产实际要求。瓶生产实际要求。瓶生产实际要求。

【技术实现步骤摘要】
一种高阻隔材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及阻隔瓶
，具体涉及一种高阻隔材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]国内HDPE和PET吹塑成型的大多数中下游企业以进口高阻隔性树脂、国产专用树脂进行层状掺杂共混来生产具有高阻隔性的包装材料，阻隔树脂需以片层状分散于基体树脂中，对加工工艺有较高的要求。同时在国际大形式和国内高阻隔性树脂生产存在短板的背景下，成本较为昂贵。片状无机物在树脂加工环境下为稳定的片层结构，对加工工艺要求不高，故以片状无机物改性的层状掺混阻隔技术逐渐成为研究热点，其中以石墨烯、蒙脱土等片状无机物的层状掺混物阻隔性研究最为广泛。绢云母为具有层片状结构的硅酸盐矿物质，以其制备的云母粉具有片层薄、径厚比大的特点，具有良好的阻湿、阻氧和防紫外特性，同时价格更为低廉，是涂料和化妆品行业常用的功能添加剂。云母粉用于塑料改性常见于填充增强、耐热、电性能等研究，但在高性能阻隔材料的开发与生产方面，对于云母粉改性树脂的研究空间巨大。
[0003]随着国内包装工业、化妆品工业、食品工业、医药工业等快速发展以及转型升级，对高分子材料的使用要求在不断提升。日常用的食品如饮料类、肉食类等对包装材料的阻隔性要求越来越高，保证在展示、储藏、运输过程中食物不发生质变，同时，高阻隔材料在化妆品、药物、茶叶以及香料包装中应用广泛。尤其是吹塑成型专用料其对有机溶剂、湿气、氧气阻隔性能、抗冲击性能以及耐环境应力开裂(ESCR)性能要求不断提高，但随着塑料材料的增多以及其难降解性，对自然环境和生物多样性等都造成严重影响。所以既添加可降解材料，又追求高阻隔性能、强抗冲击性能等综合性能的高分子复合材料制品迫在眉睫。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术，本专利技术的目的是提供一种高阻隔材料及其制备方法。本专利技术通过对纳米纤维素进行改性，使其与云母片通过氢键结合在一起，作为阻隔材料的填料，既保持了阻隔材料的阻隔性能，又使得阻隔材料具有可降解性。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]本专利技术的第一方面，提供一种高阻隔材料，包括以下重量份的原料：
[0007]HDPE 40～60份，PET 20～40份，改性阻隔填料10～30份，稳定剂0.5～1份，抗氧剂0.5～1份；
[0008]所述改性阻隔填料由纳米纤维素和云母片按照1：1的质量比制备得到。
[0009]优选的，所述改性阻隔填料由以下方法制备：
[0010](1)将纳米纤维素分散于去离子水中，加入硅烷偶联剂进行超声处理，然后再加入疏水剂，继续超声处理；过滤后干燥得到改性纳米纤维素；
[0011](2)将改性纳米纤维素加入碱液中混合均匀，再添加尿素静置处理；最后添加云母片进行加热处理；过滤后干燥，得到改性阻隔填料。
[0012]优选的，步骤(1)中，所述疏水剂的用量占纳米纤维素质量的3～7％；所说硅烷偶联剂的用量占纳米纤维素质量的0.3～0.7％；所述超声处理的时间均为10～30min，超声处理的功率均为900w，超声处理的频率均为20KHZ。
[0013]优选的，所述疏水剂选为二甲基硅油；所述硅烷偶联剂为KH
‑
550。
[0014]优选的，所述碱液选自NaOH溶液或KOH溶液，所述碱液的浓度为0.1～1.0moL/L；所述碱液、尿素与改性纳米纤维素的质量比为1：(0.01～0.1)：1；所述静置处理的时间为10～30min。
[0015]优选的，所述云母片为绢云母片，所述云母片的径厚比为85～90；所述加热处理的温度为60～80℃，时间为0.5～1h。
[0016]优选的，所述稳定剂为硬脂酸；所述抗氧剂为抗氧剂1010。
[0017]本专利技术的第二方面，提供高阻隔材料的制备方法，所述制备方法为：将原料按重量份数称重，混合均匀，真空干燥后，置于密炼机在混炼，冷却后切粒，在双螺杆挤出机中挤出得到塑料颗粒，即为高阻隔材料。
[0018]优选的，所述真空干燥的温度为60～70℃；所述密炼机的温度为150～180℃，密炼时间为20～30min。
[0019]本专利技术的第三方面，提供高阻隔材料在制备高阻隔瓶中的应用。
[0020]本专利技术的有益效果：
[0021](1)本专利技术以聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和高密度聚乙烯(HDPE)为基础树脂，通过添加改性阻隔填料，利用双螺杆挤出机制备出具有低生产成本、高机械性能、高阻隔性能以及多功能性的增强复合材料，以满足高阻隔瓶生产实际要求。本项目在生产高性能HDPE、PET阻隔瓶的同时，也会带动国内云母市场的开发，同时本项目采用的干法改性过程简单、易于操作，不需要大量溶剂，不会对环境造成污染。
[0022](2)本专利技术通过对纳米纤维素进行疏水处理并用硅烷偶联剂改性，然后通过碱液、尿素协同促进纳米纤维素与云母片的结合，使改性纳米纤维素与云母片之间通过氢键结合，即解决了纳米纤维素具有亲水性不适合用于阻隔材料的问题。通过纳米纤维素与云母片的结合，克服了纳米纤维素粉易团聚的问题，无需添加分散剂，还提高了阻隔材料的可降解性。
[0023](3)本专利技术通过添加纳米纤维素既没有降低阻隔材料的阻隔性能，又使得阻隔材料具有可降解性。本专利技术所用原料简单易得，不含大量有机溶剂，制备方法简单，成本低，适合工业化推广制备阻隔瓶。
附图说明
[0024]图1：改性阻隔填料在树脂基体中的分布示意图。
具体实施方式
[0025]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0026]正如
技术介绍
部分介绍的，目前阻隔材料的基体树脂中主要添加云母、石墨烯、蒙
脱土等片状填充材料。但随着吹塑成型、注塑成型等对材料的性能要求不断提到，需要添加大量助剂来提高阻隔材料的性能。这样不仅对于环境造成污染，其阻隔性能也无法得到提升，材料的可降解性较差。
[0027]基于此，本专利技术的目的是提供一种高阻隔材料，以HDPE和PET为基体树脂，以云母片为阻隔填料，通过添加生物相容性好的纳米纤维素，提高材料的可降解性。纳米纤维素与云母片之间通过钠离子或钾离子形成强氢键，将两者结合在一起。然而纳米纤维素表面裸露大量亲水性基团，易于形成水化层，表现出强的亲水性。因此在潮湿的环境下，水分子易于吸附在其表面上，破坏纳米纤维素间的氢键结合，使得纳米纤维素的隔绝性能出现极大的下降。因此本专利技术先用少量硅烷偶联剂对纳米纤维素进行处理，再用疏水剂对纳米纤维素进行处理；然后再与云母片结合。但通过研究发现，在实际加工中，受高温影响，改性阻隔填料分散性一般，且纳米纤维素与云母片的结合变差，纳米纤维素易脱落。通过研究发现，纳米纤维素在改性后与云母片反应时，添加少量尿素，后续加工温度升高，尿素分解，既能使分散性大幅提高，还能保护纳米纤维素在加工过程中不易从云母片上脱落。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高阻隔材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：HDPE 40～60份，PET 20～40份，改性阻隔填料10～30份，稳定剂0.5～1份，抗氧剂0.5～1份；所述改性阻隔填料由纳米纤维素和云母片按照1：1的质量比制备得到。2.根据权利要求1所述的高阻隔材料，其特征在于，所述改性阻隔填料由以下方法制备：(1)将纳米纤维素分散于去离子水中，加入硅烷偶联剂进行超声处理，然后再加入疏水剂，继续超声处理；过滤后干燥得到改性纳米纤维素；(2)将改性纳米纤维素加入碱液中混合均匀，再添加尿素静置处理；最后添加云母片进行加热处理；过滤后干燥，得到改性阻隔填料。3.根据权利要求2所述的高阻隔材料，其特征在于，步骤(1)中，所述疏水剂的用量占纳米纤维素质量的3～7％；所说硅烷偶联剂的用量占纳米纤维素质量的0.3～0.7％；所述超声处理的时间均为10～30min，超声处理的功率均为900w，超声处理的频率均为20KHZ。4.根据权利要求3所述的高阻隔材料，其特征在于，所述疏水剂选为二甲基硅油；所述硅烷偶联剂为KH

【专利技术属性】
技术研发人员：齐勇，刘欣，齐孟，刘祥安，
申请(专利权)人：泰安欣鸣塑业有限公司，
类型：发明
国别省市：