[发明专利]一种聚丙烯酸酯类/石墨烯涂布液、其制备方法、高阻隔涂层和高阻隔膜材

说明书

本发明属于涂层材料技术领域，尤其涉及一种聚丙烯酸酯类/石墨烯涂布液、其制备方法、高阻隔涂层和高阻隔膜材。本发明提供的聚丙烯酸酯类/石墨烯涂布液由涂布液原料物在引发剂存在条件下反应制成；所述涂布液原料物包括丙烯酸酯类单体、苯乙烯、丙烯酸和改性水性石墨烯；所述改性水性石墨烯由丙烯酸、丙烯酰胺和石墨烯在引发剂存在条件下反应制成。本发明提供的涂布液成膜后具有优异的氧气和水蒸气阻隔性能，柔性、耐候性良好，能够广泛地适用于医药、食品、电子产品包装以及柔性太阳能封装等用途。此外，发明提供的涂布液原材料价格低廉，生产工艺简单，适合在大规模工业化生产中推广使用。

技术领域

本发明属于涂层材料技术领域，尤其涉及一种聚丙烯酸酯类/石墨烯涂布液、其制备方法、高阻隔涂层和高阻隔膜材。

背景技术

涂层是指附着在某一基体材料上起某种特殊作用，且与基体材料具有一定结合强度的薄层材料，对基层具有很好的保护作用。

石墨烯是目前人类已知最硬、最薄的纳米新材料，石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成的六角型呈蜂窝状晶格，构成的单层片状结构的二维纳米材料，因其比表面积大、成形过程高度取向等优点成为高效阻隔填料。氧化石墨烯是石墨烯片层结构上的部分双键被羟基、羧基和环氧基所取代而形成的石墨烯衍生物，其尺寸结构和石墨烯类似。由于含氧基团的存在，氧化石墨烯能够以单片层形式长期稳定分散于水或其他溶剂中，为制备具有单片层分散的石墨烯/聚合物复合材料提供了条件。理论证明石墨烯片层具有不渗透性，少量石墨烯或氧化石墨烯的添加就能显著提高复合材料的阻隔性能。由此可见，石墨烯是一种极为理想的高阻隔纳米片层填料。

中国专利CN101812194A提出了一种石墨烯基阻隔复合材料及其制备方法，具体是先用偶联剂对氧化石墨烯进行功能化处理，再将功能化后的氧化石墨烯还原，然后借助于溶剂将修饰还原氧化石墨烯在聚烯烃溶液中进行均匀分散，同时加入引发剂促进石墨烯与聚烯烃的交联键合制得纳米复合材料。然而，通过将石墨烯化学氧化再还原的途径制备的石墨烯存在一定结构缺陷，这将不利于石墨烯发挥天然的水氧阻隔性能，同时大量制备容易带来废液污染，使其工业化生产受到限制。

中国专利CN106221179A提出了一种石墨烯-二氧化硅杂化材料制备聚氨酯基纳米复合材料的方法，具体是，采用功能性3-氨基丙基三乙氧基硅烷单体作为链接二氧化硅与氧化石墨烯的中间桥梁制得石墨烯-二氧化硅杂化材料，并以所述杂化材料为填料，以聚丙烯树脂为基体，经熔融共混法制得聚氨酯基纳米复合材料。所述方法通过发挥石墨烯-二氧化硅的相互阻隔效应来提高石墨烯的分散性，但加入的二氧化硅粉体也存在极易团聚的现象，这样不仅不能实现抑制石墨烯团聚的作用，还会影响基体树脂的阻隔性能。

中国专利CN201910607589.4公开了一种水性高阻隔涂布液及其制备方法，所述水性高阻隔涂布液包括含羟基的水溶性聚合物0.5～15份、纳米氧化物0.1～15份、石墨烯0.01～10份、有机硅氧烷类偶联剂0.01～5份、0.1mol/L稀盐酸0.1～30份及溶剂30～95份。本发明以溶胶-凝胶法制得的纳米氧化物粒子为小尺寸阻聚剂，通过物理吸附的方式负载在石墨烯表面，可抑制石墨烯之间的团聚，解决了石墨烯分散性不佳的问题；利用纳米氧化物与水溶性聚合物的交联作用，充分发挥了石墨烯/聚合物对气体协同增强的阻隔作用。但是若沉积层厚度小于10nm，则不足以完全覆盖基膜表面可能存在的凹凸；若沉积层厚度大于100nm，易于出现膜层开裂，柔软性降低的情况。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种聚丙烯酸酯类/石墨烯涂布液、其制备方法、高阻隔涂层和高阻隔膜材，由本发明提供的涂布液制成的涂层对氧气和水蒸气具有优异阻隔性能，且柔性和耐候性良好。

本发明提供了一种聚丙烯酸酯类/石墨烯涂布液，由涂布液原料物在引发剂存在条件下反应制成；

所述涂布液原料物包括丙烯酸酯类单体、苯乙烯、丙烯酸和改性水性石墨烯；