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CN109134722A - 一种蛭石复合阻隔薄膜及其制备方法 - Google Patents

一种蛭石复合阻隔薄膜及其制备方法 Download PDF

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CN109134722A CN201810850475.8A CN201810850475A CN109134722A CN 109134722 A CN109134722 A CN 109134722A CN 201810850475 A CN201810850475 A CN 201810850475A CN 109134722 A CN109134722 A CN 109134722A
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田维亮
葛振红
马明
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Tarim University
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Tarim University
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Abstract

本发明涉及一种蛭石复合阻隔薄膜及其制备方法，所述方法包括：(1)将天然层状蛭石进行膨胀,剥离，得到蛭石片；(2)有机聚合物的单体溶液的制备，得到有机物溶液；(3)将蛭石片与有机物溶液混炼和聚合反应，得到反应完成物料；(4)将所得反应完成物料制备成蛭石复合阻隔薄膜。本发明方法制备的蛭石复合阻隔薄膜能够实现包装薄膜的隔氧性能，同时提高薄膜的力学性能，提供优质包装膜，同时也为扩大蛭石的工业应用奠定基础。

Description

一种蛭石复合阻隔薄膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及保鲜膜技术领域，具体涉及一种蛭石复合阻隔薄膜及其制备方法。
背景技术
蛭石是我国有较好资源远景和潜在优势的非金属矿产之一，是一种重要的非金属矿物，也是一种层状结构的含镁的水铝硅酸盐次生变质矿物，属层状硅酸盐，价廉易得。蛭石能耐高温，是热的不良导体，具有良好的电绝缘性；膨胀蛭石易于吸水性和吸湿性；高温下膨胀，易于剥离。蛭石具有较好的层间阳离子交换能力、膨胀能力、吸附能力、隔音性、隔热性、耐火性、耐冻性等特点，并且化学性质稳定，不溶于水，无毒、无味，无副作用，工业上主要是利用其良好的吸附性能和离子交换性能处理含重金属和有机阳离子的废水、制备抗菌材料和保温材料、蛭石助滤剂、净化剂和有机蛭石等。
各种食品的包装膜，是延长水果保存的有效方法。蛭石是一种天然具有保湿和缓湿的矿物，具有天然保湿的本性。同时，蛭石二维层状结构材料，可以获得薄片层，可以制备蛭石复合薄膜，具有阻隔和提高力学性能等功能，在食品包装具有明显优势。但是，蛭石目前的使用主要用在农业，建筑和水处理等领域，其应用潜力有待挖掘。
发明内容
本发明的目的在于提供一种蛭石复合阻隔薄膜及其制备方法，本发明方法制备的蛭石复合阻隔薄膜能够实现包装薄膜的隔氧性能，同时提高薄膜的力学性能，提供优质包装膜，同时也为扩大蛭石的工业应用奠定基础。
为实现上述目的，本发明提供一种蛭石复合阻隔薄膜的制备方法，所述方法包括：
(1)将天然层状蛭石进行膨胀，剥离，得到蛭石片；
(2)有机聚合物的单体溶液的制备，得到有机物溶液；
(3)将蛭石片与有机物溶液混炼和聚合反应，得到反应完成物料；
(4)将所得反应完成物料制备成蛭石复合阻隔薄膜。
可选地，步骤(1)中所述膨胀剥离的条件包括：膨胀温度600-1200度,时间0.5-60min,剥离的蛭石片为1-10000纳米。
可选地，步骤(2)中，所述有机聚合物为聚氨酯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、聚丙烯醇或聚乙烯亚胺。
可选地，所述蛭石片与有机物溶液的混合重量比为0.05-20:1。
可选地，步骤(2)中，所述有机物溶液质量浓度为0.1-90％，溶剂为水或者有机溶剂。
可选地，所述将所得混合物料制备成蛭石复合阻隔薄膜的方式为自然蒸发、真空蒸发或吹塑。
可选地，所述真空蒸发的条件为-0.01至-5MPa。
可选地，所述吹塑的条件为空气压力为0.45-1.5MPa，挤出吹塑压力为0.10-1MPa，拉伸吹塑压力为0-5MPa。
可选地，步骤(3)中，所述聚合反应的温度为50-320℃，时间为1-300min。
本发明还提供所提供的方法所得到的蛭石复合阻隔薄膜。
本发明具有如下优点：
本发明先制备蛭石片层，通过自组装制备蛭石有机无机复合包装材料，构建新的蛭石功能材料。
本发明将二维的蛭石片做成有机无机复合薄膜，构建有机无机复合材料，制备蛭石包装膜，扩大蛭石的应用领域，具备工艺简单，易于推广，具有明显的经济价值。
本发明方法保留了蛭石的层状结构的优势，与以往的阻隔薄膜具有明显优势，本发明天然蛭石还具有无毒等优势。
本发明方法制备的阻隔薄膜，韧性提高，力学性能(拉伸性能)显著提高，对氧气的阻隔性能优异。
附图说明
图1是本发明制备方法一种具体实施方式的流程示意图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1所示，本发明提供一种蛭石复合阻隔薄膜的制备方法，所述方法包括：
(1)将天然层状蛭石进行膨胀，剥离，得到蛭石片；
(2)有机聚合物的单体溶液的制备，得到有机物溶液；
(3)将蛭石片与有机物溶液混炼和聚合反应，得到反应完成物料；
(4)将所得反应完成物料制备成蛭石复合阻隔薄膜。
根据本发明，膨胀剥离用于将蛭石的层片剥离下来，以便于与纸浆混合均匀，可以为剪切、离心剥离，也可以高温下膨胀剥离，只要使蛭石片符合一定尺寸即可，例如步骤(1)中所述膨胀剥离的条件可以包括：膨胀温度600-1200℃，时间0.5-60min，剥离的蛭石片为1-10000纳米。制备的蛭石片，经干燥去除水分，可以获得自组装的蛭石薄膜，由于制备的薄膜韧性偏低，通过降低蛭石片的厚度和粒径，可以提高此种薄膜的韧性。
根据本发明，用于制备薄膜的有机聚合物是本领域技术人员所熟知的，例如，步骤(2)中，所述有机聚合物可以为聚氨酯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、聚丙烯醇或聚乙烯亚胺，所述蛭石片与有机物溶液的混合重量比可以为0.05-20:1，步骤(2)中，所述有机物溶液质量浓度可以为0.1-90％，溶剂可以为水或者有机溶剂。
本发明中，所述将所得混合物料制备成蛭石复合阻隔薄膜的方式可以为自然蒸发、真空蒸发或吹塑，所述真空蒸发的条件可以为-0.01至-5MPa，所述吹塑的条件为空气压力可以为0.45-1.5MPa，挤出吹塑压力可以为0.10-1MPa，拉伸吹塑压力可以为0-5MPa，步骤(3)中，所述聚合反应的温度可以为50-320℃，时间可以为1-300min。
本发明还提供所提供的方法所得到的蛭石复合阻隔薄膜。
下面通过实施例来进一步说明本发明，但是本发明并不因此而受到任何限制。
实施例
将天然层状蛭石进行膨胀剥离，得到蛭石片；膨胀剥离的条件包括：剪切转速15000rpm,时间60min,离心分级，制备剥离的蛭石片为10-500纳米。
将蛭石片与有机聚合物的单体溶液混合，得到混合物料；所述有机聚合物为聚乙烯醇，单体为乙烯醇，蛭石片与单体溶液的混合重量比为1-12:100；有机物溶液质量浓度为6％，溶剂为去离子水。
将混合物料进行自然蒸发成蛭石复合阻隔薄膜，具体条件和实验结果见表1和表2。
表1
表2
蛭石片的含量(％) 0 3 6 9 12
杨氏模量,E<sub>C</sub>(GPa) 0.56 0.65 0.70 0.81 0.75
屈服应力,σ<sub>c</sub>(MPa) 40.80 45.08 49.99 55.27 58.20
断裂伸长率,ε<sub>rupt</sub>(％) 153.06 172.46 185.19 211.30 178.78
弹性变形,ε<sub>el</sub>(％) 144.40 152.91 173.65 188.54 159.23
最大拉伸载荷,P<sub>t</sub>(N) 27.74 27.045 27.995 28.74 27.935
以上表1-2的实验结果发现，加蛭石片的薄膜与不加蛭石片的薄膜各项性能显著提高。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种蛭石复合阻隔薄膜的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
(1)将天然层状蛭石进行膨胀，剥离，得到蛭石片；
(2)有机聚合物的单体溶液的制备，得到有机物溶液；
(3)将蛭石片与有机物溶液混炼和聚合反应，得到反应完成物料；
(4)将所得反应完成物料制备成蛭石复合阻隔薄膜。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述膨胀剥离的条件包括：膨胀温度600-1200度,时间0.5-60min,剥离的蛭石片为1-10000纳米。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述有机聚合物为聚氨酯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、聚丙烯醇或聚乙烯亚胺。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述蛭石片与有机物溶液的混合重量比为0.05-20:1。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述有机物溶液质量浓度为0.1-90％，溶剂为水或者有机溶剂。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所得混合物料制备成蛭石复合阻隔薄膜的方式为自然蒸发、真空蒸发或吹塑。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述真空蒸发的条件为-0.01至-5MPa。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述吹塑的条件为空气压力为0.45-1.5MPa，挤出吹塑压力为0.10-1MPa，拉伸吹塑压力为0-5MPa。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述聚合反应的温度为50-320℃，时间为1-300min。
10.采用权利要求1-9中任一项所述的方法所得到的蛭石复合阻隔薄膜。
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