本發(fā)明涉及功能材料，尤其是涉及一種環(huán)境友好的強(qiáng)韌阻隔薄膜及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、目前，單一聚合物無(wú)法滿足工業(yè)應(yīng)用中對(duì)機(jī)械性能、功能性等要求。提高單一聚合物性能的常用方法為共混改性，聚己二酸/對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(pbat)是一種熱塑性可生物降解塑料，由己二酸、丁二醇和對(duì)苯二甲酸共聚而成，兼具pba和pbt的特性，具有良好的延展性、斷裂伸長(zhǎng)率等。聚乙醇酸(pga)是一種高性能的脂肪族聚酯材料，具備優(yōu)異的氣體阻隔性、高機(jī)械強(qiáng)度和生物降解性。將pga與pbat共混有望進(jìn)一步提高兩者的強(qiáng)度、模量和阻隔性等性能，進(jìn)一步提高pbat材料的使用性能和應(yīng)用領(lǐng)域。而共混過(guò)程中兩者存在相容性差的問(wèn)題，影響其最終產(chǎn)品的質(zhì)量和應(yīng)用范圍。因此，提高相容性的普適策略為添加增容劑。但是，傳統(tǒng)增容劑存在著添加量較大、效率較低以及缺乏功能性等問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種環(huán)境友好的強(qiáng)韌阻隔薄膜及其制備方法。本發(fā)明以sio2空心球?yàn)槟０宀⑦M(jìn)行原位熔融反應(yīng)，制備了pga/pbat?janus納米片，將其加入到基體pbat/pga中能夠更好的分散在兩相界面處，從而使得共混物的增容效率有效提高。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種pga/pbat?janus納米片，以sio2空心球?yàn)槟０?，聚乙醇酸、聚己二?對(duì)苯二甲酸丁二醇酯分別修飾在模板的兩側(cè)。

4、本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種pga/pbat?janus納米片的制備方法，包括如下步驟：

5、(1)pga與4,4’-亞甲基雙(苯基異氰酸酯)(mdi)，姜黃素以及sio2空心球共混，反應(yīng)結(jié)束后，用六氟異丙醇洗去未反應(yīng)的pga，制得外表面接枝pga的sio2空心球；

6、(2)外表面接枝pga的sio2空心球經(jīng)超聲破碎后，得sio2-pga納米片，之后與甲基丙烯酸縮水甘油酯(gma)和pbat反應(yīng)，制得所述pga/pbat?janus納米片。

7、在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，步驟(1)中，pga與mdi的摩爾比為1:2-4；姜黃素與pga的質(zhì)量比為1:15-25。

8、在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，步驟(1)中，sio2空心球的粒徑為2.5-3.5μm；sio2空心球與pga的質(zhì)量比為1:30-50。

9、在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，步驟(1)中，共混溫度為220-240℃，共混時(shí)間為5-6min，轉(zhuǎn)速為80-100rpm。

10、在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，步驟(1)中，具體過(guò)程為：將充分干燥后的pga、mdi、姜黃素以及sio2空心球在220-240℃下熔融共混5-6min，轉(zhuǎn)速為80-100rpm。然后用六氟異丙醇充分溶解共混后的產(chǎn)物，洗去游離的pga，最后通過(guò)離心洗滌得到接枝pga的sio2空心球。

11、在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，步驟(2)中，超聲破碎的條件為：500-550w超聲處理1-1.5h。

12、在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，步驟(2)中，sio2-pga納米片、pbat與gma之間質(zhì)量比為1:30-50:15-25。

13、在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，步驟(2)中，共混溫度為140-160℃，共混時(shí)間為7-9min，共混轉(zhuǎn)速為50-60rpm。

14、在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，步驟(2)中，具體過(guò)程為：

15、將外表面接枝pga的sio2空心球分散在無(wú)水乙醇中，500-550w超聲處理1-1.5h，將空心球破碎成片，即得sio2-pga納米片；之后與甲基丙烯酸縮水甘油酯(gma)和pbat在140-160℃下熔融共混7-9min；然后用氯仿洗滌和離心以除去游離的pbat，得到pga/pbat?janus納米片。

16、本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供一種環(huán)境友好的強(qiáng)韌阻隔薄膜，包括如下重量份數(shù)的原料：聚己二酸/對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(pbat)60-90份、聚乙醇酸(pga)10-40份、pga/pbatjanus納米片0.5-5份；

17、pga/pbat?janus納米片以sio2空心球?yàn)槟０?，聚乙醇?pga)、聚己二酸/對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(pbat)分別修飾在模板的兩側(cè)。

18、本發(fā)明的第四個(gè)目的是提供一種上述環(huán)境友好的強(qiáng)韌阻隔薄膜的制備方法，包括如下步驟：

19、將60-90份聚己二酸/對(duì)苯二甲酸丁二醇酯、10-40份聚乙醇酸、0.5-5份pga/pbatjanus納米片通過(guò)熔融共混，之后成型，制得pbat/pga共混物薄膜，即所述環(huán)境友好的強(qiáng)韌阻隔薄膜。

20、在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，環(huán)境友好的強(qiáng)韌阻隔薄膜的制備方法的具體步驟為：

21、將60-90份聚己二酸/對(duì)苯二甲酸丁二醇酯、10-40份聚乙醇酸、0.5-5份pga/pbatjanus納米片在220-240℃下共混5-6min，之后擠出成型薄膜或薄片，然后快速冷卻至20℃以下，使其結(jié)晶度小于15％；再利用平膜雙向拉伸工藝對(duì)冷卻后的薄膜或薄片在50-55℃下進(jìn)行雙向拉伸，然后在55-75℃下進(jìn)行熱處理，得到所述環(huán)境友好的強(qiáng)韌阻隔薄膜；

22、或者，

23、將60-90份聚己二酸/對(duì)苯二甲酸丁二醇酯、10-40份聚乙醇酸、0.5-5份pga/pbatjanus納米片在220-240℃下共混7-9min，之后通過(guò)管型機(jī)頭口模形成管胚，將管胚快速冷卻至20℃以下，使其結(jié)晶度小于15％；再利用管膜雙向拉伸工藝在50-55℃下對(duì)冷卻后的管胚進(jìn)行吹脹、牽伸、定型，得到所述環(huán)境友好的強(qiáng)韌阻隔薄膜。

24、本發(fā)明的第五個(gè)目的是提供一種上述環(huán)境友好的強(qiáng)韌阻隔薄膜的應(yīng)用，用于紡織、消防、包裝袋或農(nóng)業(yè)膜領(lǐng)域。

25、本發(fā)明有益的技術(shù)效果在于：

26、本發(fā)明熔融原位反應(yīng)制備的pga/pbat?janus納米片接枝效率更高，形成的共價(jià)鍵更穩(wěn)固，起到優(yōu)異的增容效果。共混過(guò)程中接枝的姜黃素賦予共混物薄膜良好的抗紫外以及氨氣響應(yīng)等性能，拓寬其應(yīng)用范圍。

27、通過(guò)平膜雙向拉伸或者管膜雙向拉伸的方式，共混物薄膜的力學(xué)性能有明顯提升。另外，由于拉伸力場(chǎng)的作用，pga/pbat?janus納米片在共混物中取向和pga的結(jié)晶作用協(xié)同提升了共混物薄膜的阻隔性能，有利于其在包裝、地膜等領(lǐng)域的應(yīng)用，有效拓寬共混物的應(yīng)用領(lǐng)域。

技術(shù)特征：

1.一種環(huán)境友好的強(qiáng)韌阻隔薄膜，其特征在于，包括如下重量份數(shù)的原料：聚己二酸/對(duì)苯二甲酸丁二醇酯60-90份、聚乙醇酸10-40份、pga/pbat?janus納米片0.5-5份；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)境友好的強(qiáng)韌阻隔薄膜，其特征在于，janus納米片的制備方法為：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的環(huán)境友好的強(qiáng)韌阻隔薄膜，其特征在于，步驟(1)中，pga與mdi的摩爾比為1:2-4；姜黃素與pga的質(zhì)量比為1:15-25。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的環(huán)境友好的強(qiáng)韌阻隔薄膜，其特征在于，步驟(1)中，sio2空心球的粒徑為2.5-3.5μm；sio2空心球與pga的質(zhì)量比為1:30-50。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的環(huán)境友好的強(qiáng)韌阻隔薄膜，其特征在于，步驟(1)中，共混溫度為220-240℃，共混時(shí)間為5-6min，轉(zhuǎn)速為80-100rpm。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的環(huán)境友好的強(qiáng)韌阻隔薄膜，其特征在于，步驟(2)中，超聲破碎的條件為：500-550w超聲處理1-1.5h；共混溫度為140-160℃，共混時(shí)間為7-9min，共混轉(zhuǎn)速為50-60rpm。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的環(huán)境友好的強(qiáng)韌阻隔薄膜，其特征在于，步驟(2)中，sio2-pga納米片、pbat與gma之間質(zhì)量比為1:30-50:15-25。

8.一種權(quán)利要求1所述環(huán)境友好的強(qiáng)韌阻隔薄膜的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，具體步驟為：

10.一種權(quán)利要求1所述環(huán)境友好的強(qiáng)韌阻隔薄膜的應(yīng)用，其特征在于，用于紡織、消防、包裝袋或農(nóng)業(yè)膜領(lǐng)域。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種環(huán)境友好的強(qiáng)韌阻隔薄膜及其制備方法，包括如下重量份數(shù)的原料：聚己二酸/對(duì)苯二甲酸丁二醇酯60?90份、聚乙醇酸10?40份、PGA/PBAT?Janus納米片0.5?5份；PGA/PBAT?Janus納米片以SiO<subgt;2</subgt;空心球?yàn)槟０澹垡掖妓?、聚己二?對(duì)苯二甲酸丁二醇酯分別修飾在模板的兩側(cè)。將各原料通過(guò)熔融共混，之后成型，即得所述環(huán)境友好的強(qiáng)韌阻隔薄膜。本發(fā)明以SiO<subgt;2</subgt;空心球?yàn)槟０宀⑦M(jìn)行原位熔融反應(yīng)，制備了PGA/PBAT?Janus納米片，將其加入到基體PBAT/PGA中能夠更好的分散在兩相界面處，從而使得共混物的增容效率有效提高。

技術(shù)研發(fā)人員：徐鵬武,管捷宇,馬丕明,劉天西
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江南大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/7