[发明专利]一种可直接吹塑的高阻隔复合塑料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高阻隔复合塑料的制备技术领域，尤其是涉及一种可直接吹塑的高阻隔复合塑料及制备方法。

背景技术

据英国咨询公司近日发布有关高阻隔包装薄膜的市场报告，全球高阻隔包装薄膜有望保持每年4.7%的年复合增长率，全球高阻隔包装薄膜市场规模将从2016年的90亿美元持续增长，到2021年可达到113.2亿美元。2016年全球共消费了186万吨高阻隔薄膜，预计消费量将以每年4.6%的年复合增长率持续增长，到2021年达到年消费量为223万公吨。在我国食品包装材料中，塑料应用量已超过食品包装材料总量的50%。食品塑料包装由硬质包装逐渐走向更轻、更环保的软包装，食品复合包装膜趋向多功能化、轻薄化，绿色、环保、安全的包装大受欢迎，这些新的趋势和创新方向都在表明食品塑料包装正在打开新的局面。在功能性食品包装专用料方面，未来食品行业对高阻隔、耐蒸煮、抗紫外、避光、抗菌、透气、绝氧等功能性膜的需求将不断增加，同时还有向轻薄化发展的趋势。

目前，各个领域对包装材料的要求越来越多，特别是食品、药品的包装材料，要求高阻隔、高阻湿、高阻气、高韧性、高强度、而且还需要有良好的透明外观。现有技术为了解决塑料包装膜的阻隔问题，通常将阻隔层和镀铝膜粘结复合，但造成成本高、难以回收的技术问题；采用多层共挤，中层需要高阻隔性塑料，而现有高阻隔性塑料如乙烯-乙烯醇共聚物等加工性困难，造成了吹塑成膜不稳定。另外，由于包装塑料涉及阻隔水、油、湿气、空气等，而单一的塑料无法具备上述综合阻隔性，显然将多种不同阻隔功效的塑料膜复合成本是昂贵的，也是不科学的。尤其是常用的高密度聚乙烯塑料，大量用于薄膜包装食品，瓶、罐等食品、药品、日用品包装。高密度聚乙烯的阻水阻湿性好，但阻气和阻油功能差。Xie等采用线性低密度聚乙烯60~70份、蜡性玉米淀粉8~15份、植物纤维粉末8~15份、硅烷偶联剂3~6份、降解型碳酸钙母粒25~35份、乙烯基封端硅油10~18份、含氢硅油0.3~0.8份、乙烯-乙烯醇共聚物10~16份、芥酸酰胺1~3份，以及硫酸溶液适量，铂催化剂适量制备了聚乙烯高阻隔薄膜。其在使用过后6~18个月内在自然条件下分解为水和二氧化碳，生物降解速度快，而不会产生白色污染，符合环保的要求，且该膜料具有优异的阻隔性能和机械性能。Dai等选用双键官能团改性的氧化石墨烯与低密度聚乙烯树脂按照一定配比混匀，经过先纵向后横向逐次拉伸工艺制备氧化石墨烯/聚乙烯复合薄膜，所制得的双键功能化氧化石墨烯/聚乙烯薄膜制备工艺简单，阻隔性能高，且厚度可调，适合于大面积工业化制备，在食品包装、电子封装等应用领域具有很大的市场前景。Guo等制备了一种高阻隔双向拉伸聚乙烯薄膜，该薄膜包括聚乙烯结构层，乙烯-乙烯醇共聚物阻隔层，以及置于所述聚乙烯结构层与所述乙烯-乙烯醇共聚物阻隔层之间的粘合树脂层，三层经共挤出双向拉伸形成薄膜，具有优异的阻隔性能和机械性能，机械强度和挺度高。Wu等采用三层共挤制备高阻隔聚乙烯薄膜，第一层和第三层均由茂金属聚乙烯和低密度聚乙烯组成，其中茂金属聚乙烯和低密度聚乙烯的质量比为2：8，第二层为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯及茂金属聚乙烯组成，高密度聚乙烯、低密度聚乙烯和茂金属聚乙烯的质量比为6：2：2。各层原料经三层共挤吹膜机熔融塑化并挤出，在吹胀比为2.5、牵引比为8的条件下吹塑形成膜泡，膜泡通过风环冷却、并经过稳定架及人字架后制成三层共挤膜，从而使得制成的薄膜具有很好的挺度、拉伸强度及阻隔性。

在上述研究的基础上，我们提出一种可直接吹塑的高阻隔复合塑料及制备方法。其主要在于通过首先制备表面改性的氧化石墨烯，再与乙烯-乙烯醇共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、二氧化硅气凝胶按一定比例混合，并添加高密聚乙烯接枝马来酸酐，进行预混炼。然后与高密度聚乙烯及抗氧剂一起挤出造粒，得到可直接吹塑的高阻隔复合塑料。

发明内容

本发明的目的是提供一种可直接吹塑的高阻隔复合塑料，可以解决传统多层复合成本高、难以回收、吹塑成膜不稳定、难以具备综合阻隔性的缺点，最主要的，创造性的采用乙烯-乙烯醇共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、二氧化硅气凝胶及石墨烯与高密度聚乙烯复合，得到的复合塑料可直接吹塑成薄膜或制备各类包装容器，并具有优异的阻隔性、光泽性、机械强度、伸缩性、耐磨性、耐寒性和表面硬度。进一步提供一种可直接吹塑的高阻隔复合塑料的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：