[发明专利]一种阻隔阻燃型聚乙烯醇复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种阻燃阻隔型聚乙烯醇复合材料，由原料组分聚乙烯醇、氧化石墨烯、α‑磷酸锆和磺化聚磷腈微球通过插层‑溶液复合法制成。具体制备步骤如下：S1、将氧化石墨烯、α‑磷酸锆和磺化聚磷腈微球超声分散在水中，得到混合液体系；S2、将聚乙烯醇溶解于热水中，得到聚乙烯醇水溶液；将S1制得的混合液体系加入到聚乙烯醇水溶液中，搅拌5‑10h，制得聚乙烯醇/磺化聚磷腈/α‑磷酸锆/氧化石墨烯混合液；S3、将步骤S2得到的混合液倒入玻璃模具中，非等温干燥，得到聚乙烯醇复合材料。本发明的聚乙烯醇复合材料通过引入具有不同结构特点的磺化聚磷腈微球、氧化石墨烯和α‑磷酸锆，使聚乙烯醇材料具有较好的阻隔性和阻燃性，并且带来综合性能的提高。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种阻隔阻燃型聚乙烯醇复合材料及其制备方法。

背景技术

聚乙烯醇(PVA)是聚醋酸乙烯酯水解的产物，是一种无味、无毒的合成高分子，有片状、絮状或粉末状固体三种形态，分子结构比较规整，是一种半结晶性聚合物。随着PVA的结构、醇解度和聚合度的不同，使得它具有多样化的性质。如良好的阻隔性、成膜性、生物降解性、溶解性等，广泛应用于食品包装、洗涤包装和化学品包装。

然而，聚乙烯醇材料也具有塑料材料的通性即易于燃烧，并且膜用聚乙烯醇材料对气体阻隔性能要求极高，纯聚乙烯醇不能达到这些性能要求，大大限制了该材料在包装材料领域的使用与发展。近几年，随着纳米材料的兴起，人们针对气体阻隔性和阻燃性的问题，试图通过PVA与无机纳米粒子复合改性来解决，通过调控引入纳米粒子的性能实现所需性能，可通过如下方法实现：层状纳米粒子因其结构致密整齐，可视为气体不可渗透相，较大长径比、高分散和高取向度的层状纳米粒子能够在聚合物基体中形成复杂结构，气体通过时沿着更加扭曲的路径渗透。同时，加入的层状纳米粒子限制聚合物分子链的运动，降低了自由体积，从而提高聚合物的气体阻隔性能。此外，通过加入具有特定性质的纳米粒子，在当其达到一定含量后，聚合物可具有此类性质，并且通过调控所加入纳米粒子的形貌，使其即具有多重性能。但是，目前PVA与无机纳米粒子复合的技术研究还不够成熟，获得的聚乙烯醇复合材料的阻隔性还有待进一步提高，而且还具有塑料材料的易燃通性，限制了聚乙烯材料的实际应用。

发明内容

本发明的目的是解决现有聚乙烯醇复合材料存在的阻隔性差和阻燃性差的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种阻燃阻隔型聚乙烯醇复合材料，其由原料组分聚乙烯醇、氧化石墨烯、α-磷酸锆和磺化聚磷腈微球通过插层-溶液复合法制成。

优选的是，所述聚乙烯醇复合材料由下述重量配比的原料通过插层-溶液复合法制成：聚乙烯醇60-94份、氧化石墨烯0.5-5份、α-磷酸锆0.5-5份、磺化聚磷腈微球5-30份。

优选的是，所述氧化石墨烯的长径比为500-5000。

优选的是，所述α-磷酸锆的长径比为100-1500。

优选的是，所述磺化聚磷腈微球粒径为0.01-5.0μm。

优选的是，所述磺化聚磷腈微球中磺酸基质量占微球总质量的0.5-9.0％。

一种上述阻隔阻燃型聚乙烯醇复合材料的制备方法，包括如下步骤：

S1、将0.5-5重量份氧化石墨烯、0.5-5重量份α-磷酸锆和5-30重量份磺化聚磷腈微球超声分散在5-50重量份水中，得到氧化石墨烯/α-磷酸锆/磺化聚磷腈微球混合液体系；

S2、将60-94重量份的聚乙烯醇溶解于70-100重量份的温度80-95℃的水中，得到聚乙烯醇水溶液；将步骤S1制得的混合液体系加入到聚乙烯醇水溶液中，搅拌5-10h，制得聚乙烯醇/磺化聚磷腈/α-磷酸锆/氧化石墨烯混合液；