[发明专利]一种白石墨烯复合聚酰胺材料、薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种白石墨烯复合聚酰胺材料，包含以下重量份的组分：改性白石墨烯0.5～20份、聚酰胺树脂60～99.4份和相容剂0.1～20份。本发明还公开了一种白石墨烯复合聚酰胺材料的制备方法、包含该白石墨烯复合聚酰胺材料的聚酰胺薄膜及其制备方法。本发明通过发挥白石墨烯材料本身具有的高强度、高阻隔性和单、少层的透明特性、采用相容、均匀分散工艺、化学共价键合作用以及双向拉伸工艺有效协同配合后得到的白石墨烯复合聚酰胺薄膜，具有高强度、对氧气、水汽高阻隔性的同时，还是透明结构，可以有效替代现在多层复合共挤薄膜的EVOH、MXD6和铝箔阻隔层，减少复合薄膜层数，简化设备投入和优化工艺，性能达到要求的同时减少成本，具有广阔的市场前景。

技术领域

本发明涉及一种聚酰胺材料，具体涉及一种白石墨烯复合聚酰胺材料、薄膜及其制备方法。

背景技术

功能性薄膜包装材料是世界各国争先开发应用的塑料包装材料。其中，具有高阻隔性薄膜是功能性薄膜材料中应用最广泛、重要性最大的一类。特别适用于肉类食品冷鲜包装、火腿肠、粮食、药品和保健品的包装，阻隔性薄膜一般具有很好的阻隔性能，能阻隔氧气、水汽对这些食品产生的质变，有效延长食品的保质期限和货架期，在食品药品包装领域都取得良好的使用效果。

而阻隔性薄膜目前最具代表性、应用最广泛的是多层共挤复合薄膜，它是采用不同树脂基体、通过多台挤出机熔融共挤复合而成，多为3层、5层结构，甚至出现9层、11层复合结构。多层共挤复合薄膜中的阻隔层多为EVOH层、MXD6(改性聚酰胺)或铝箔层，是现在市面上最流行采用的阻隔层形式。但在阻隔包装行业内也存在一定的弊端。如以EVOH或MXD6作为阻隔层的多层复合膜，EVOH和MXD6对氧气的阻隔性非常强，但对水汽阻隔性是随着环境中的湿度增大，阻隔性越差；以铝箔作为阻隔层的多层复合膜，对水汽、氧气阻隔性非常高，但铝箔经多次弯折后容易形成折痕，对氧气、水汽阻隔性就变差，同时铝箔不透明，致使消费者无法看清包装内的真实商品状况，影响购买欲望。因此，对于复合薄膜在具备高强度、对氧气、水汽具有高阻隔性、同时又具有透明性要求提出了更大的挑战。

发明内容

本发明的目的在于克服目前市面上以EVOH、MXD6、铝箔为阻隔层的多层共挤复合膜对氧气、水汽阻隔性变差、不透明以及设备投入过大导致的工艺复杂、成本过高的弊端而提供一种白石墨烯复合聚酰胺材料、薄膜及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种白石墨烯复合聚酰胺材料，包含以下重量份的组分：改性白石墨烯0.5～20份、聚酰胺树脂60～99.4份和相容剂0.1～20份。

本发明所述白石墨烯复合聚酰胺材料创造性地应用白石墨烯为少层状二维材料，采用该聚酰胺材料制得的薄膜具有很高的机械强度、柔韧性、白色或透明，同时又具有对水汽、氧气、二氧化碳等高阻隔性等特性。所述改性白石墨烯的添加量大于20份时，容易发生团聚，且成本较高。

作为本发明所述白石墨烯复合聚酰胺材料的优选实施方式，所述改性白石墨烯的制备方法包括以下步骤：

(1)、将白石墨烯在强酸下进行活化处理，得白石墨烯A；

(2)、将白石墨烯A置于乙醇水溶液中，加入γ-巯丙基三甲氧基硅烷，搅拌反应，取出，洗涤，得白石墨烯B；

(3)、将白石墨烯B加入溶解有丙烯酰胺单体的溶剂中，加入光引发剂，紫外光照射，取出，洗涤，干燥，得所述改性白石墨烯。

步骤(1)中，活化处理的目的是使白石墨烯的表面产生羟基、羧基等活性基团；活化处理的条件为：将白石墨烯经强酸在60～250℃下回流处理0.5～12h。

步骤(2)中，采用γ-巯丙基三甲氧基硅烷对白石墨烯进行表面修饰，洗涤的目的是清除白石墨烯表面残留的γ-巯丙基三甲氧基硅烷，搅拌反应的时间为0.5～6h。