[发明专利]有机-无机复合膜的制备方法和有机-无机复合膜

说明书

本发明提供了一种有机‑无机复合膜的制备方法和有机‑无机复合膜，在本发明提供的有机‑无机复合膜的制备方法中，先制备环氧丙烯酸酯改性壳聚糖，以及使用硅烷改性剂对纳米蛭石片进行表面改性得到改性纳米蛭石片；再将改性壳聚糖和改性纳米蛭石片均匀混合后，加入催化剂，配置成成膜浆料；然后将成膜浆料制备成膜状，并使改性壳聚糖和改性纳米蛭石片交联固化，干燥制得由改性壳聚糖和改性纳米蛭石片组成的有机‑无机复合膜。本发明提供的有机‑无机复合膜制备方法，加工方式简单高效、环保无毒，能解决无机纳米粒子在有机基体中团聚和取向排列的的问题，并且制得的有机‑无机复合膜力学性能和阻隔性能优异。

技术领域

本发明涉及复合材料制备技术领域，特别涉及有机-无机复合膜的制备方法和有机-无机复合膜。

背景技术

现在普遍使用的高阻隔包装材料，通常为塑料包装膜，如PA/PE、PET/PA/PE共挤膜等。塑料包装膜虽然具有良好的阻氧阻水汽性能，但由于其含有不可降解的材料，因此对环境污染较大。为替代塑料包装膜以获得对环境影响较小的高阻隔包装材料，目前常用的方案是将氧化石墨烯、扁平双壁碳纳米管和硅酸盐纳米片等添加到有机基材中，获得有机-无机复合材料。

常用的有机-无机复合材料制备方法，多采用溶液聚合、熔融共混或者溶液共混的方式将无机纳米粒子添加入聚合物基体中。但受制于无机纳米粒子的纳米效应，易造成无机纳米粒子在聚合物基体中的团聚和取向排列问题，限制了有机-无机复合材料行业的发展。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种有机-无机复合膜的制备方法，旨在解决现常用的有机-无机复合膜的制备方法难以解决无机纳米粒子在聚合物基体中团聚和取向排列的问题。

为实现上述目的，本发明提出一种有机-无机复合膜的制备方法，包括步骤：

将壳聚糖溶于酸溶液中，加入环氧丙烯酸酯和过硫酸盐类催化剂，在50～80℃反应，得到改性壳聚糖溶液；

从所述改性壳聚糖溶液中分离出固态的改性壳聚糖；

将纳米蛭石片和硅烷改性剂分散在有机溶液中，调节PH值为9～11，反应完成后固液分离，得到固态物即为改性纳米蛭石片；

将所述改性壳聚糖和所述改性纳米蛭石片分散在水中，加入催化剂，得到成膜料浆；

将所述成膜料浆制备成膜状，并固化交联、干燥，得到有机-无机复合膜。

可选地，从所述改性壳聚糖溶液中分离出固态的改性壳聚糖的步骤包括：

向所述改性壳聚糖溶液中加入析出溶剂，使所述改性壳聚糖溶液中析出固态物，然后分离出所述固态物，得改性壳聚糖；

其中，所述析出溶剂包括甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇中的至少一种。

可选地，所述将壳聚糖溶于酸溶液中，加入环氧丙烯酸酯和过硫酸盐类催化剂，在50～80℃反应，得到改性壳聚糖溶液的步骤中：

所述壳聚糖与所述环氧丙烯酸酯的质量比为1:(0.5～1.5)；和/或，

所述壳聚糖与所述过硫酸盐类催化剂的质量比为1:(0.03～0.05)；和/或，

所述过硫酸盐类催化剂包括过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的至少一种。

可选地，所述将纳米蛭石片和硅烷改性剂分散在有机溶液中，调节PH值为9～11，反应完成后固液分离，得到固态物即为改性纳米蛭石片的步骤中：

所述纳米蛭石片和硅烷改性剂的质量比为1:(0.8～1.2)；和/或，

所述硅烷改性剂包括乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三氯硅烷中的至少一种。