專利名稱：一種具有高阻隔性能的阻隔瓶用復(fù)合材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料領(lǐng)域，具體涉及一種具有阻隔性能的阻隔瓶用復(fù)合材料。
背景技術(shù)：
產(chǎn)品在貯存、運(yùn)輸?shù)攘魍ㄟ^程中常會受到各種不利因素的破壞和影響，采用合理的包裝可使產(chǎn)品免受或減少這些影響。通過高阻隔材料包裝產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)對包裝內(nèi)氣體成分及含量的控制，從而有效地延長產(chǎn)品的保質(zhì)期，因此高阻隔材料成為最為重要的功能包裝材料之一。EVOH是一種兼有乙烯聚合物的易加工性和聚乙烯醇阻隔性的材料。EVOH最顯著的特點(diǎn)是它對氣體的阻隔作用，可以有效地阻止氧氣、二氧化碳和其他氣體的滲透，阻氣性比尼龍大約100倍，比PE，PP大約10000倍，比PVDC高出數(shù)十倍以上。EVOH樹脂中極性乙烯醇鏈段的存在，使得它對非極性溶劑具有良好的阻隔性，非極性乙烯鏈段的存在有助于提高其對水等極性溶劑的阻隔性。廣泛用于食品、化工溶劑、醫(yī)藥及化妝品、電子產(chǎn)品的包裝。但是EVOH材料中的羥基易與環(huán)境中的水結(jié)合成氫鍵，其阻濕性能受濕度影響較大，當(dāng)環(huán)境濕度超過50%時，EVOH薄膜阻隔性能急劇變差；而且要求EVOH的阻隔性能比較高，則在乙烯-乙烯醇共聚物中乙烯醇基的比例要求大，從而EVOH的價(jià)格相應(yīng)提高，而且隨著乙烯醇基比例的增大，其加工性能變差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述技術(shù)缺陷，通過復(fù)合納米材料的方法，提高EVOH的阻隔性能，而且還可以提高其力學(xué)性能、加工性能及熱穩(wěn)定等性能，降低生產(chǎn)成本。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案—種具有高阻隔性能的阻隔瓶用復(fù)合材料的制備方法，包括以下工藝過程1、本發(fā)明采用硅烷偶聯(lián)劑對納米二氧化硅粉材料進(jìn)行改性處理所述納米SiA改性方法為將納米SiO2、硅烷偶聯(lián)劑和丙酮按一定比例加入到反應(yīng)容器中，其中硅烷偶聯(lián)劑的用量為納米二氧化硅質(zhì)量的4% 4. 5%，納米SiA與丙酮的重量比為1 3，水浴加熱，逐漸升溫到60°C，攪拌并超聲振蕩，恒溫回流30min，抽濾，用無水乙醇洗滌三次，烘干得到表面改性后的納米Si02。2、復(fù)合材料的制備將EVOH基體和改性納米二氧化硅粉進(jìn)行干燥處理。EVOH在60°C真空干燥48小時，改性納米二氧化硅粉在60°C真空干燥12小時以上。采用的加工設(shè)備為Haake轉(zhuǎn)子型密煉機(jī)。密煉時采用的加工條件為溫度195°C，滾軸轉(zhuǎn)速60r/min。密煉方法為室溫條件下混合攪拌相應(yīng)質(zhì)量的EVOH及納米粉體，緩慢加入到Thermo Haake轉(zhuǎn)子型密煉機(jī)，熔融混煉 IOmin0密煉機(jī)中的出料為塊狀物，為進(jìn)一步吹塑成型，先將塊狀物在破碎機(jī)中破碎成粒狀物，然后放入干燥器中待用，在進(jìn)行吹塑成型之前進(jìn)行干燥處理(在60°C真空干燥2小時以上)，取料造粒后，制備出EVOH/納米SW2復(fù)合材料。3、對材料進(jìn)行紫外輻照處理在25°C條件下，濕度為50%，將制備好的復(fù)合材料在距離紫外燈15cm高度下進(jìn)行紫外輻照處理他，然后靜置4h。上述技術(shù)方案中所述納米二氧化硅粒子為球形結(jié)構(gòu)納米二氧化硅離子；上述技術(shù)方案中所述硅烷偶聯(lián)劑為KH-550 ；上述技術(shù)方案中所述EV0H，其中乙烯醇含量為56-60% ；上述技術(shù)方案中所述復(fù)合材料制備中，改性納米二氧化硅粒子的用量為體系質(zhì)量分?jǐn)?shù)的1% 2%。本發(fā)明的原理為球形結(jié)構(gòu)的納米二氧化硅可以延長滲透路徑，而且納米二氧化硅可以改善復(fù)合材料的結(jié)晶性能，從而更大的提高復(fù)合材料的組個性能；對納米二氧化硅進(jìn)行偶聯(lián)劑改性處理，目的是提高納米二氧化硅在基體中的分散性，偶聯(lián)劑分子結(jié)構(gòu)的最大特點(diǎn)是分子中含有化學(xué)性質(zhì)不同的兩個基團(tuán)，一個是親無機(jī)物的基團(tuán)，易與無機(jī)物表面起化學(xué)反應(yīng)；另一個是親有機(jī)物的基團(tuán)，能與合成樹脂或其它聚合物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或生成氫鍵溶于其中，起“分子橋”的作用，用以改善無機(jī)物與有機(jī)物之間的界面作用，從而大大提高復(fù)合材料的性能；而波長誒200 400nm的紫外線能量為3. 1 6. &V，具有顯著的化學(xué)效應(yīng)和熒光效應(yīng)，紫外線照射到物體表面時容易被物質(zhì)吸收而變成物質(zhì)的內(nèi)能，有助提高復(fù)合材料性能。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明改善了 EVOH材料容易受濕度影響，當(dāng)環(huán)境濕度超過50%時，EVOH薄膜阻隔性能急劇變差的缺點(diǎn)，通過納米SW2的加入，EVOH的阻隔性能、力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性都能得到大幅度的提高；而且通過偶聯(lián)劑KH-550對納米SW2改性后，可改善納米SW2與EVOH的界而結(jié)合及提高相互作用力，從而進(jìn)一步提高了復(fù)合材料的綜合性能。而材料制備好以后再采用紫外線輻照對材料進(jìn)行處理，進(jìn)一步提高了復(fù)合材料的性能。實(shí)施方式實(shí)施例11、將納米SW2 100g、硅烷偶聯(lián)劑(KH_550)4. 5g和丙酮300g加入到反應(yīng)容器中， 水浴加熱，逐漸升溫到60°C，攪拌并超聲振蕩，恒溫回流30min，抽濾，用無水乙醇洗滌三次后，烘干得到表面改性后的納米Si02。2、將乙烯醇含量為58%的EVOH在60°C真空干燥48小時，改性納米二氧化硅粉在 60°C真空干燥14小時。取干燥EV0H98g，改性納米二氧化硅粉2g，室溫條件下混合攪拌均勻后，緩慢加入到Hiermo Haake轉(zhuǎn)子型密煉機(jī)，溫度195°C，滾軸轉(zhuǎn)速60r/min條件下，熔融混煉lOmin。密煉機(jī)中的出料在破碎機(jī)中破碎成粒狀物，在60°C真空干燥3小時，取料造粒后，制備出EVOH/納米SW2復(fù)合材料。3、在25°C條件下，濕度為50%，將制備好的復(fù)合材料在距離紫外燈15cm高度下進(jìn)行紫外輻照處理他，然后靜置4h。在溫度為25°C，相對濕度為60%的條件下，對本實(shí)施例材料進(jìn)行檢測，其氧氣透過量為1. 3g/(m2. 24h)；溫度為40°C，相對濕度為100%的條件下，水蒸氣透過量為0. 04cc/ (m2. 24h0. IMPa)。
實(shí)施例21、將納米SiO2 100g、硅烷偶聯(lián)劑(KH_550)4g和丙酮300g加入到反應(yīng)容器中， 水浴加熱，逐漸升溫到60°C，攪拌并超聲振蕩，恒溫回流30min，抽濾，用無水乙醇洗滌三次后，烘干得到表面改性后的納米SiO2。2、將乙烯醇含量為62%的EVOH在60°C真空干燥48小時，改性納米二氧化硅粉在 60°C真空干燥16小時。取干燥EV0H99g，改性納米二氧化硅粉lg，室溫條件下混合攪拌均勻后，緩慢加入到Hiermo Haake轉(zhuǎn)子型密煉機(jī)，溫度195°C，滾軸轉(zhuǎn)速60r/min條件下，熔融混煉lOmin。密煉機(jī)中的出料在破碎機(jī)中破碎成粒狀物，在60°C真空干燥4小時，取料造粒后，制備出EVOH/納米SW2復(fù)合材料。3、在25°C條件下，濕度為50%，將制備好的復(fù)合材料在距離紫外燈15cm高度下進(jìn)行紫外輻照處理他，然后靜置4h。在溫度為25°C，相對濕度為60%的條件下，對本實(shí)施例材料進(jìn)行檢測，其氧氣透過量為1. 5g/(m2. 24h)；溫度為40°C，相對濕度為100%的條件下，水蒸氣透過量為0. 05cc/ (m2. 24h0. IMPa)。
權(quán)利要求
1.一種具有高阻隔性能的阻隔瓶用復(fù)合材料，其特征在于其制備方法包含以下3個工藝過程(1)采用硅烷偶聯(lián)劑對納米二氧化硅粉材料進(jìn)行改性處理將納米SiO2、硅烷偶聯(lián)劑和丙酮按一定比例加入到反應(yīng)容器中，其中硅烷偶聯(lián)劑的用量為納米二氧化硅質(zhì)量的4% 4. 5%，納米SiO2與丙酮的重量比為1 3，水浴加熱，逐漸升溫到60°C，攪拌并超聲振蕩， 恒溫回流30min，抽濾，用無水乙醇洗滌三次，烘干得到表面改性后的納米SW2 ；(2)將EVOH基體和改性納米二氧化硅粉進(jìn)行干燥處理，EVOH在60°C真空干燥48小時， 改性納米二氧化硅粉在60°C真空干燥12小時以上，室溫條件下混合攪拌相應(yīng)質(zhì)量的EVOH 及納米粉體，緩慢加入到Iliermo Haake轉(zhuǎn)子型密煉機(jī)，溫度195°C，滾軸轉(zhuǎn)速60r/min，熔融混煉IOmin出料，將出料在破碎機(jī)中破碎成粒狀物，在60°C真空干燥2小時以上進(jìn)行干燥處理，取料造粒后，制備出EVOH/納米SW2復(fù)合材料。(3)在25°C，濕度為50%條件下，將制備好的復(fù)合材料在距離紫外燈15cm高度下進(jìn)行紫外輻照處理他，然后靜置4h。
2.一種按權(quán)利要求1所述具有高阻隔性能的阻隔瓶用復(fù)合材料，其特征在于所述納米二氧化硅粒子為球形結(jié)構(gòu)納米二氧化硅離子；所述硅烷偶聯(lián)劑為KH-550 ；所述EVOH中乙烯醇含量為56-60% ；所述復(fù)合材料制備中，改性納米二氧化硅粒子的用量為體系質(zhì)量分?jǐn)?shù)的 2%。
全文摘要
本發(fā)明屬于材料領(lǐng)域，具體涉及一種具有阻隔性能的阻隔瓶用復(fù)合材料，其特征在于其制備方法，包含以下三個工藝過程一、采用硅烷偶聯(lián)劑對納米二氧化硅粉材料進(jìn)行改性處理；二、采用Thermo Haake轉(zhuǎn)子型密煉機(jī)熔融共混制備EVOH/納米SiO2復(fù)合材料；三、對材料進(jìn)行紫外輻照處理。其中，所述硅烷偶聯(lián)劑為KH-550；EVOH中乙烯醇含量為56-60％；復(fù)合材料制備中，改性納米二氧化硅粒子的用量為體系質(zhì)量分?jǐn)?shù)的1％～2％。本發(fā)明改善了EVOH材料容易受濕度影響，制備的EVOH/納米SiO2復(fù)合材料具備良好的阻隔性能、力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性，適宜做包裝阻隔瓶用材料。
文檔編號C08J3/28GK102321324SQ20111023171
公開日2012年1月18日 申請日期2011年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月12日
發(fā)明者儲江順, 彭艷華, 梅曉星, 歐陽貴, 畢宏俊, 畢宏海, 畢宏清, 汪麗, 薛明躍, 鄭飛燕, 高志勇 申請人:上海邦中高分子材料有限公司