[发明专利]一种无机纳米片/塑料叠层阻隔薄膜的制备方法

说明书

本发明提供一种无机纳米片/塑料叠层阻隔薄膜的制备方法。所述的无机纳米片/塑料叠层阻隔薄膜是以无机纳米片和塑料为原料，先将无机纳米片在水表面形成一层均匀透明的超薄膜，再将无机纳米片超薄膜转移到塑料膜表面，然后将多个覆盖有无机纳米片超薄膜的塑料膜堆叠并加热或加压成为一体。本发明的突出特点是利用在水表面形成的无机纳米片超薄膜构筑无机纳米片/塑料叠层阻隔薄膜，其中每个无机纳米片超薄膜有效阻隔气体透过，多个无机纳米片超薄膜共同作用产生高阻隔性能。本发明制备工艺简单，所制备的无机纳米片/塑料叠层阻隔薄膜可用于医疗器具、食品等产品的密封包装。

技术领域

本发明涉及纳米材料科学与技术领域，特别涉及无机纳米片/塑料阻隔薄膜的制备。

背景技术

随着包装行业的发展，人们对包装材料的要求也在逐渐的提高。包装材料需要对气体具有高阻隔能力，还需要有较高的力学性能、优良的化学稳定性和热稳定性，以满足内容物的高温消毒和低温储藏要求。由于容易加工成型和价格便宜，塑料被广泛用于各种包装材料；但塑料由于分子间作用力较小，对气体或其他小分子的阻隔性能较差，尤其当包装物为食品、药品等对氧气和水蒸气十分敏感的物质，普通塑料包装材料往往会出现产品变质、产品保质期较短的问题。目前，提高塑料阻隔性能的方法主要有：1)在塑料表面真空蒸镀金属氧化物，2)不同塑料通过多层共挤复合形成多层结构，3)通过熔融共混或者溶液共混的方式在塑料中添加粘土、氧化石墨烯、石墨烯等无机纳米片。其中，真空蒸镀金属氧化物成本高昂；多层共挤复合薄膜的阻隔性能仍然难以满足许多应用要求；通过溶液共混或者熔融共混填充无机纳米颗粒，无机纳米颗粒在薄膜内部往往难以均匀分散，而且取向难以控制，呈无归律分布状态，使得塑料膜阻隔性能提高幅度有限。

随着纳米科技的不断进步，许多二维无机纳米片相继开发出来，这些二维无机纳米片具有大的长径比、完美的晶体结构，能够阻挡氧气、水蒸气等气体透过。因此，二维无机纳米片可以作为塑料阻隔薄膜的填充剂，以提高塑料的气体阻隔能力。当二维无机纳米片均匀分散在塑料基体中时，由于气体分子不能扩散透过二维无机纳米片，只能绕着无机纳米片扩散，延长了气体的扩散路程，降低了聚合物的透气性。为了最大化气体的扩散路径，需要将均匀分布的无机纳米片沿着薄膜平面方面取向，因此，发展新技术控制无机纳米片的分散和取向在提高塑料薄膜阻隔性能方面具有重要意义。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的在于提出一种无机纳米片/塑料叠层阻隔薄膜的制备方法，步骤包括：

(1)将无机纳米片分散在能与水互溶的有机溶剂中，形成均匀分散液；

(2)将均匀的无机纳米片分散液沿容器壁缓慢注射到盛水容器中，无机纳米片在水表面形成一层均匀透明的超薄膜；

(3)将热塑性塑料膜导入水中并导出，使得水表面的无机纳米片超薄膜转移覆盖到塑料膜表面；

(4)将多个覆盖有无机纳米片超薄膜的塑料膜堆叠并加热或者加压成为一体，形成无机纳米片/塑料叠层阻隔薄膜。