【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高阻隔涂层合成，特别是涉及一种高阻隔性聚丙烯酸酯/石墨烯涂层材料。
技术介绍
1、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，对基体具有很好的保护作用。
2、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，因其具有比表面积大、成形过程高度取向等优点，成为了高效阻隔填料。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(或氧化石墨烯)是一种极为理想的高阻隔纳米片层填料。
3、为了得到充分的气体阻隔性和耐水性，可在阻隔性树脂组合物中分散无机纳米粒子或层状化合物等无机填料，其中应用最为广泛的是以石墨烯作为阻隔性填料加入到树脂组合物中制备复合薄膜。
4、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
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种高阻隔性聚丙烯酸酯/石墨烯涂层材料，以解决上述现有技术存在的问题。本专利技术制备的高阻隔性聚丙烯酸酯/石墨烯涂层材料对氧气和水蒸气同时具有优异阻隔性能，能抑制石墨烯自身的团聚，解决了其分散性不佳的问题，同时利用聚合物间交联键合，在提高涂层的致密性的同时，充分发挥与石墨烯的协同作用，大幅度提高对气体的阻隔性。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、本专利技术的技术方案之一：一种高阻隔性聚丙烯酸酯/石墨烯涂层材料，包括以下质量份数的原料：丙烯酸酯复合物20～30份、苯乙烯5～10份、丙烯酸5份和改性水性石墨烯1～20份。
4、进一步地，所述丙烯酸酯复合物，包括以下质量份数的原料：丙烯酸甲酯5～10份、甲基丙烯酸甲酯5～10份和丙烯酸丁酯10～15份。
5、丙烯酸酯形成的聚合物聚丙烯酸酯具有很好的涂布性和成膜性，柔软性、透光率、耐候性都很好。
6、进一步地，所述改性水性石墨烯的制备方法，包括以下步骤：
7、将还原石墨烯、单体、引发剂、水混合均匀，搅拌加热回流，通过原位接枝聚合得到改性水性石墨烯。
8、进一步地，所述单体为质量比为1∶1的丙烯酸和丙烯酰胺，引发剂为过硫酸铵。
9、进一步地，所述还原石墨烯和单体的质量比为0.2:10；所述搅拌加热回流的温度为90℃，时间为3～8h。
10、本专利技术的技术方案之二：一种上述高阻隔性聚丙烯酸酯/石墨烯涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
11、按质量份数将原料和水混合均匀后加入过硫酸铵反应，得到涂布液；
12、在基底上涂布涂布液，烘干后形成高阻隔涂层，然后在高阻隔涂层上覆盖离型保护膜，得到所述高阻隔性聚丙烯酸酯/石墨烯涂层材料。
13、进一步地，所述高阻隔涂层的厚度≥0.1μm。
14、进一步地，所述反应的温度为90℃，时间为3～8h；所述基底选自对苯二甲酸乙二醇酯膜(pet)、乙烯-四氟乙烯共聚物膜(etfe)、聚萘二甲酸乙二醇酯膜(pen)、聚丙烯膜(pp)、聚酰胺膜(pa)和聚乙烯膜(pe)中的任意一种。
15、进一步地，所述涂布的方法选自辊式涂布、凹版涂布、刮辊涂布、刮刀涂布、条缝涂布、挤压涂布、气刀涂布、浸渍涂布和喷涂中的任意一种。
16、更进一步地，在涂布涂布液之前，还包括，对基底进行活化处理；所述活化处理的方法为：采用电晕和/或等离子体处理技术对基材表面进行活化处理。
17、本专利技术的技术方案之三：一种上述高阻隔性聚丙烯酸酯/石墨烯涂层材料在医药包装、食品包装、电子产品包装或柔性太阳能封装中的应用。
18、本专利技术公开了以下技术效果：
19、(1)本专利技术的高阻隔性聚丙烯酸酯/石墨烯涂层材料对氧气和水蒸气同时具有优异阻隔性能，能抑制石墨烯自身的团聚，解决其分散性不佳的问题，同时利用聚合物间交联键合，在提高涂层的致密性的同时，充分发挥与石墨烯的协同作用，大幅度提高对气体的阻隔性。
20、(2)本专利技术将改性水性石墨烯加入到丙烯酸酯体系中制备高阻隔涂层的方法，可以提高阻隔涂层中石墨烯的含量从而提高涂层的阻隔性，利用聚丙烯酸酯的良好成膜性赋予涂层很好的柔性，在适当比例下(改性水性石墨烯的添加比例小于10wt.％时，透光率可以达到90％)还可赋予涂层很好的透光性，可以得到适合不同用途的高阻隔涂层。
21、(3)本专利技术通过在石墨烯上原位聚合接枝聚合物提高石墨烯的分散性，并利用聚合物间的相互作用，形成致密结构，提高涂层的阻水、阻氧性能，而且涂层的透光性、柔性、耐候性都比较好，可应用于包装、封装材料。并且本专利技术所用的原材料廉价，工艺简单，操作方便，为其工业化生产降低了成本，提供了一种高效的制备方法。
22、(4)本专利技术可以在改性水性石墨烯的添加比例较小的情况下本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高阻隔性聚丙烯酸酯/石墨烯涂层材料，其特征在于，包括以下质量份数的原料：丙烯酸酯复合物20～30份、苯乙烯5～10份、丙烯酸5份和改性水性石墨烯1～20份。
2.根据权利要求1所述的高阻隔性聚丙烯酸酯/石墨烯涂层材料，其特征在于，所述丙烯酸酯复合物，包括以下质量份数的原料：丙烯酸甲酯5～10份、甲基丙烯酸甲酯5～10份和丙烯酸丁酯10～15份。
3.根据权利要求1所述的高阻隔性聚丙烯酸酯/石墨烯涂层材料，其特征在于，所述改性水性石墨烯的制备方法，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的高阻隔性聚丙烯酸酯/石墨烯涂层材料，其特征在于，所述单体为质量比为1∶1的丙烯酸和丙烯酰胺，引发剂为过硫酸铵。
5.根据权利要求3所述的高阻隔性聚丙烯酸酯/石墨烯涂层材料，其特征在于，所述还原石墨烯和单体的质量比为0.2:10；所述搅拌加热回流的温度为90℃，时间为3～8h。
6.一种权利要求1～5任一项所述的高阻隔性聚丙烯酸酯/石墨烯涂层材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述反应的温度为90℃，时间为3～8h；所述基底选自对苯二甲酸乙二醇酯膜、乙烯-四氟乙烯共聚物膜、聚萘二甲酸乙二醇酯膜、聚丙烯膜、聚酰胺膜和聚乙烯膜中的任意一种。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述涂布的方法选自辊式涂布、凹版涂布、刮辊涂布、刮刀涂布、条缝涂布、挤压涂布、气刀涂布、浸渍涂布和喷涂中的任意一种。
10.一种权利要求1～5任一项所述的高阻隔性聚丙烯酸酯/石墨烯涂层材料在医药包装、食品包装、电子产品包装或柔性太阳能封装中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种高阻隔性聚丙烯酸酯/石墨烯涂层材料，其特征在于，包括以下质量份数的原料：丙烯酸酯复合物20～30份、苯乙烯5～10份、丙烯酸5份和改性水性石墨烯1～20份。
2.根据权利要求1所述的高阻隔性聚丙烯酸酯/石墨烯涂层材料，其特征在于，所述丙烯酸酯复合物，包括以下质量份数的原料：丙烯酸甲酯5～10份、甲基丙烯酸甲酯5～10份和丙烯酸丁酯10～15份。
3.根据权利要求1所述的高阻隔性聚丙烯酸酯/石墨烯涂层材料，其特征在于，所述改性水性石墨烯的制备方法，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的高阻隔性聚丙烯酸酯/石墨烯涂层材料，其特征在于，所述单体为质量比为1∶1的丙烯酸和丙烯酰胺，引发剂为过硫酸铵。
5.根据权利要求3所述的高阻隔性聚丙烯酸酯/石墨烯涂层材料，其特征在于，所述还原石墨烯和单体的质量比为0.2:10；所述搅拌加热回流...
【专利技术属性】
技术研发人员：明育文，董军，戴玲，
申请(专利权)人：杭州奥弗伦环保技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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