[发明专利]原位反应增容法制备高密度聚乙烯/聚酰胺66积层阻隔材料及其方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种利用原位反应增容法制备高密度聚乙烯（HDPE）/聚酰胺66（PA66）积层阻隔材料。

背景技术

随着科学技术的发展和环保意识的增强，使用高分子材料替代现有的包装材料是发展方向，高分子材料在包装领域占有越来越重要的地位，其与金属和玻璃等传统包装材料相比，具有质轻、易加工成型、不易破损等优点。

高密度聚乙烯作为一种通用的包装材料，在很多地方得到使用。高密度聚乙烯（HDPE）价格低廉、加工性能优异，物理及化学性能俱佳，对水等极性溶剂具有良好的阻隔性，因此被广泛应用于包装材料。虽然高密度聚乙烯对水等极性溶剂有良好的阻隔性能，但是高密度聚乙烯在贮存非极性溶剂（如溶解农药的二甲苯溶剂等）或极性与非极性混合溶剂（如汽油、溶剂型涂料的溶剂、稀释剂等）时会发生严重的渗漏，这些挥发性有机化合物（VOC）的渗漏排放会导致环境受到污染，并且高密度聚乙烯对氧气的阻透性差，由于存在这些缺陷限制了其应用的范围。

聚酰胺66（PA66）具有高强度、良好的耐热性、耐磨性，并且它对氧气、二氧化碳和烃类有机溶剂具有高的阻透性，但其价格高，对湿气很敏感，这种聚合物在潮湿环境中阻透性明显下降，而且聚酰胺66的熔体强度低，难以直接吹塑成型。通过对两者进行层状共混，可制得综合阻隔性强的积层材料，可以用作包装材料。

蒙脱土（MMT）是一种由纳米厚度的硅酸盐片层构成的粘土，片层间距为0.96～2.1nm。将蒙脱土通过插层复合的方法填充到高密度聚乙烯/聚酰胺66基体中，实现蒙脱土和基体树脂在纳米尺度上的复合。由于纳米小尺寸效应和好的界面粘接，这种复合材料具有优异的力学性能和耐热性，且其阻隔性能及耐候性均有所提高。

制备高阻隔性高分子材料主要有三种方法：

第一种方法是对已成型的容器制品内表面进行特殊处理，如进行氟化或磺化处理，提高其对有机溶剂的阻隔性能，如CN200410083959.2专利，但该表面处理的方法，投资成本高，且氟化剂或磺化剂有毒，会对人体和环境产生不利影响。

第二种方法是采用多层共挤出工艺，在容器壁内形成多层结构，以提高阻隔性能，如CN201020101787.8、CN201020625545.9等专利提供了多层共挤出工艺来制备高阻隔性高分子材料，但采用上述专利生产工艺复杂，成本高，边角料回收困难，用来制备薄膜制品容易，制备容器困难。

第三种方法是积层共混阻隔的方法，该方法利用基体聚合物、阻隔性聚合物、助剂等进行共混，配合适当的成型工艺条件制备高阻隔性高分子材料，采用该方法能够在制品内形成多层相互平行、不连续的阻隔相，提高了制品对有机溶剂的阻隔性能。专利CN200610102138.8公布了通过尼龙、乙烯-乙烯醇共聚物、过氧化物动态硫化共混来制备阻隔材料；专利CN01106697.0公布了聚乙烯、尼龙、尼龙接枝乙烯-乙烯醇共聚物来制备阻隔材料。

原位反应增容法是指把两种高聚物、含极性基团的乙烯基单体与引发剂一并放入到平行双螺杆挤出机里，在挤出过程中先就地产生含极性基团的高聚物，然后该高聚物与另一高聚物形成带有增容性的高聚物。

本发明制备的积层阻隔材料（层状共混物）是通过控制聚酰胺66在高密度聚乙烯中的分散形态，使聚酰胺66在高密度聚乙烯基体中形成能阻止渗漏的相互平行的多层带状结构来提高材料的阻隔性。

发明内容

本发明的目的是采用原位反应增容的方法，将高密度聚乙烯、聚酰胺66、引发剂、马来酸酐和有机蒙脱土共混后，在平行双螺杆挤出机中原位生成接枝的高密度聚乙烯接枝马来酸酐（HDPE-g-MAH），并且高密度聚乙烯接枝马来酸酐的酸酐基团可以和聚酰胺66的端氨基发生缩合反应形成高密度聚乙烯接枝马来酸酐接枝聚酰胺66（HDPE-g-MAH-g-PA66），从而改善高密度聚乙烯与聚酰胺66之间的相容性，制备出高密度聚乙烯/聚酰胺66积层阻隔材料。

为了实现本发明的目的，本发明采用了以下技术方案，首先提供了一组用原位反应增容法制备高密度聚乙烯/聚酰胺66积层阻隔材料的组合物，该组合物包括以下重量份的化合物：

高密度聚乙烯（HDPE）    65～95份，

聚酰胺66（PA66）        5～35份，

引发剂                  0.01～1份，

马来酸酐（MAH）         0.1～4份，

有机蒙脱土（OMMT）      1～7份。