[发明专利]高密度聚乙烯/聚酰胺11积层阻隔纳米复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料领域，具体涉及一种具有良好阻隔性能的高分子材料，是一种高密度聚乙烯（HDPE）/聚酰胺11（PA11）积层阻隔纳米复合材料及其制备方法。

背景技术

随着科学技术的发展和环保意识的增强，高分子材料在包装领域占有越来越重要的地位，其与金属和玻璃等传统包装材料相比，具有质轻、易成型加工、不易破损等优点。

通用的包装材料高密度聚乙烯（HDPE）具有价格低廉、加工性能优异，物理及化学性能俱佳，同时对水等极性溶剂具有良好的阻隔性，因此被广泛应用于包装材料。虽然高密度聚乙烯对水等极性溶剂有良好的阻隔性能，但是高密度聚乙烯在贮存非极性溶剂（如溶解农药的二甲苯溶剂等）或极性与非极性混合溶剂（如汽油、溶剂型涂料的溶剂、稀释剂等）时会发生严重的渗漏，这些挥发性有机化合物（VOC）的渗漏排放会导致环境受到很大污染，并且高密度聚乙烯对氧气的阻透性差，这些都限制了这种材料的应用。

聚酰胺11（PA11）是以蓖麻油为原料合成的长碳链柔软聚酰胺，具有高强度、良好的耐热性、耐磨性，并且它对氧气、二氧化碳和烃类有机溶剂具有高的阻透性，但其价格高、熔体强度低，难以直接吹塑成型。通过对两者进行层状共混，可制得综合阻隔性强的积层材料，用在包装领域。

蒙脱土是一种由纳米厚度的硅酸盐片层构成的粘土，片层间距为0.96～2.1nm。将蒙脱土通过插层复合的方法填充到高密度聚乙烯/聚酰胺11基体中，实现蒙脱土和基体树脂在纳米尺度上的复合。由于纳米小尺寸效应和好的界面粘接，这种复合材料具有优异的力学性能和耐热性，且其阻隔性能及耐候性均有所提高。

制备高阻隔性高分子材料主要有三种方法：

第一种方法是对已成型的容器制品内表面进行特殊处理，如进行氟化或磺化处理，提高其对有机溶剂的阻隔性能，如中国专利CN200410083959.2对本方法有所说明。但该表面处理的方法，投资成本高，且氟化剂或磺化剂有毒，对人体和环境有害。

第二种方法是采用多层共挤出工艺，使容器壁内形成多层结构，以提高其阻隔性能，如中国专利CN201020101787.8、CN201020625545.9提供了多层共挤出工艺来生产制品，但该方法工艺复杂，成本高，边角料回收困难，制薄膜制品容易，制容器困难。

第三种方法是积层共混阻隔的方法，该方法利用基体聚合物、阻隔性聚合物、助剂等共混，配合适当的成型工艺条件制得产品，可在制品内形成多层相互平行、不连续的阻隔相，能极大地提高制品对有机溶剂的阻隔性能。中国专利CN200610102138.8公布了通过尼龙、乙烯-乙烯醇共聚物、过氧化物动态硫化共混来制备阻隔材料；CN01106697.0公布了聚乙烯、尼龙、尼龙接枝乙烯-乙烯醇共聚物来制备阻隔材料。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的采用干燥混合的方法将高密度聚乙烯（HDPE）与改性聚酰胺11（MPA11）进行简单混合，得到干混物，直接吹塑成所需制品，提供了一种制备工艺简单、可在普通成型机械上实施的高阻隔性高密度聚乙烯/聚酰胺11积层阻隔纳米复合材料。

为达到上述目的，本发明采用以下方案：

一种高密度聚乙烯/聚酰胺11积层阻隔纳米复合材料，由以下重量份的原料制备而成：

高密度聚乙烯（HDPE），60～95份；

改性聚酰胺11（MPA11），5～40份；

所述改性聚酰胺11（MPA11）由下列重量份的原料制备而成：

聚酰胺11（PA11），60～95份；

乙烯与丙烯酸类离聚物（M-E/AA），5～40份；

有机蒙脱土（OMMT），1～5份。

在其中一些实施例中，所述乙烯与丙烯酸类离聚物（M-E/AA）为：乙烯与丙烯酸共聚物的钠盐（Na-E/AA）、乙烯与丙烯酸共聚物的锌盐（Zn-E/AA）、乙烯与甲基丙烯酸共聚物的钠盐（Na-E/MAA）、乙烯与甲基丙烯酸共聚物的锌盐（Zn-E/MAA）；

其反应方程式为：

其中，R为甲基或氢。

本发明的另一目的是提供上述高密度聚乙烯/聚酰胺11积层阻隔纳米复合材料的制备方法；

上述高密度聚乙烯/聚酰胺11积层阻隔纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：

①、首先，制备改性聚酰胺11（MPA11），制备过程为：

①-1、将上述重量份的聚酰胺11（PA11）和有机蒙脱土（OMMT）在真空烘箱中进行干燥处理，烘箱温度在80～100℃，干燥4～12小时；