一种可回收高阻隔复合包装膜的制作方法

本发明涉及功能包装膜研发，具体为一种可回收高阻隔复合包装膜。

背景技术：

1、包装膜可以用来保护产品，防止产品发生吸湿受潮、氧化等变质现象，广泛应用于食品、医药、化妆品等领域。对于大部分食品包装膜而言，水氧阻隔性则是评价包装膜性能好坏的重要标准，特别是对于一些易受潮和氧化的产品，如奶粉、奶酪和酸奶等乳制品。目前市面上的高阻隔包装膜常采用铝箔作为水氧阻隔层，具有外保护层/胶黏剂/铝箔/胶黏剂/热封层的多层复合结构。然而，铝箔包装膜虽然水氧阻隔性能优异，但是回收再利用非常困难，在使用后分拣、分类过程繁琐而困难、回收利用率低，随意丢弃和处置不当更是会造成严重的环境污染和资源浪费等问题。

2、单一材质的塑料包装膜回收时不用分类，可以重复回收利用，但其阻隔性能往往不能满足实际使用的要求。目前，提升塑料包装膜阻隔性能的主要方式包括复合无机纳米片状材料(石墨烯纳米片、蒙脱土纳米片、纤维素纳米晶等)和选用高阻隔树脂(乙烯乙烯醇共聚物、聚乙烯醇、聚氯乙烯等)共挤两种。

3、此外，有研究表明光照会促进乳制品中维生素c的氧化降解，所以乳制品复合包装膜的阻光性能也至关重要。进一步检索发现：三嗪类化合物是常见的紫外线吸收剂，能够抑制光照、有效的保护食品、材料免受紫外线的损害。

技术实现思路

1、本发明以阻隔性能优异的无机原料蒙脱土纳米片和有机原料乙烯乙烯醇共聚物作为阻隔改性原料，为提高蒙脱土纳米片与乙烯乙烯醇共聚物的界面相容性和界面作用力，本发明研发了一种新型的阻光型偶联单体和阻光型交联单体，利用阻光型偶联单体和/或阻光型交联单体对蒙脱土纳米片的表面进行改性，再与乙烯乙烯醇共聚物复合得到功能型阻隔剂，将功能型阻隔剂引入单一pe材质中，由于改性之后的蒙脱土纳米片在与乙烯乙烯醇共聚物进行复合时能够分散地更加均匀，所以实现协同提高包装材料阻隔性能的技术目标。

2、一种可回收高阻隔复合包装膜的制备方法，包括以下步骤：

3、步骤一：合成含有三嗪紫外吸收基团、酚羟基官能团和水解官能团的硅烷单体，该硅烷单体为一种偶联单体，其化学结构式为：

4、

5、步骤二：通过步骤一中制备的硅烷单体的水解官能团发生水解反应得到硅羟基官能团、该硅羟基官能团与钠基蒙脱土带有的羟基官能团发生脱水缩合反应，制备得到改性型蒙脱土；

6、步骤三：通过步骤二中制备的改性型蒙脱土中硅烷单体带有的酚羟基官能团与乙烯-乙烯醇共聚物含有的羟基官能团发生氢键作用，将改性型蒙脱土与乙烯-乙烯醇共聚物进行复合，制备得到复合阻隔剂；

7、步骤四：以聚乙烯树脂为单一原料，复合阻隔剂作为改性试剂，设计十一层共挤膜的膜结构、各膜层的配方和用量，采用十一层共挤吹塑成膜工艺，制备得到可回收高阻隔复合包装膜。

8、优选的，所述步骤一中的硅烷单体还包括一种交联单体，其化学结构式为：

9、

10、优选的，所述偶联单体的制备方法为：

11、步骤s3-1：在lewis酸催化作用下，1摩尔当量的三聚氯氰与2.05-2.1摩尔当量的间苯二酚发生friedel-crafts烷基化反应，生成单氯基三嗪单体；

12、步骤s3-2：以3-氨丙基三甲氧基硅烷为亲核试剂，通过1摩尔当量的单氯基三嗪单体与1.01-1.05摩尔当量的3-氨丙基三甲氧基硅烷发生亲核取代反应，制备得到偶联单体。

13、优选的，所述交联单体的制备方法为：

14、步骤s4-1：在lewis酸催化作用下，1.01-1.05摩尔当量的三聚氯氰与1摩尔当量的间苯二酚发生friedel-crafts烷基化反应，生成双氯基三嗪单体；

15、步骤s4-2：以3-氨丙基三甲氧基硅烷为亲核试剂，通过1摩尔当量的双氯基三嗪单体与2.01-2.05摩尔当量的3-氨丙基三甲氧基硅烷的氨基官能团发生亲核取代反应，制备得到交联单体。

16、优选的，所述lewis酸催化剂为三氯化铝、三氯化铁、四氯化锡、二氯化锌中的一种。

17、优选的，所述可回收高阻隔复合包装膜的配方和用量如下：

18、第一层：配方为20～80wt％ldpe+20～80wt％lldpe、用量为5～15wt％；

19、第二层：配方为40～80wt％hdpe+20～60wt％m-lldpe、用量为3～10wt％；

20、第三层：配方为20～60wt％ldpe+40～80wt％m-lldpe、用量为5～15wt％；

21、第四层：配方为100wt％pe-g-mah、用量为1～5wt％；

22、第五层：配方为95～99wt％ldpe+1～5wt％evoh、用量为5～15wt％；

23、第六层：配方为90～99wt％ldpe+1～10wt％复合阻隔剂、用量为10～40wt％；

24、所述复合阻隔剂的配方为钠基蒙脱土、硅烷单体和乙烯-乙烯醇共聚物的质量比为1：(0.5～3)：(1～10)；

25、第七层：配方为95～99wt％ldpe+1～5wt％evoh、用量为5～15wt％；

26、第八层：配方为100wt％pe-g-mah、用量为1～5wt％；

27、第九层：配方为20～60wt％ldpe+40～80wt％m-lldpe、用量为5～15wt％；

28、第十层：配方为40～80wt％hdpe+20～60wt％m-lldpe、用量为3～10wt％；

29、第十一层：配方为20～80wt％ldpe+20～80wt％lldpe、用量为5～15wt％。

30、优选的，所述钠基蒙脱土粉末的片径为15μm、厚度为13nm。

31、根据上述方法制备得到的一种可回收高阻隔复合包装膜的水蒸气透过量为0.5～1.5[g/(m2·24h)]、氧气透过量为0.5～1.5[cm3/(m2·24h·0.1mpa)]。

32、根据上述方法制备得到的一种可回收高阻隔复合包装膜在乳制品包装领域中的应用。

33、有益效果：

34、本发明首先合成了阻光型偶联单体和阻光型交联单体，利用具有紫外线吸收功能的阻光型偶联单体和/或阻光型交联单体对无机原料蒙脱土纳米片进行表面改性，之后与有机的乙烯乙烯醇共聚物进行复合得到功能型阻隔剂，将该功能型阻隔剂引入单一pe材质中，采用十一层共挤吹塑成膜工艺，制备得到复合包装膜；

35、该技术手段一方面增强了蒙脱土与乙烯-乙烯醇共聚物基体之间的界面相容性、另一方面实现了提高聚合物材料阻光性能的技术效果；

36、实验结果发现：本发明制备的复合包装膜在获得优异阻隔性能的同时，还获得了优异的阻光性能。

1.一种可回收高阻隔复合包装膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种可回收高阻隔复合包装膜的制备方法，其特征在于，所述步骤一中的硅烷单体还包括一种交联单体，其化学结构式为：

3.根据权利要求1所述的一种可回收高阻隔复合包装膜的制备方法，其特征在于，所述偶联单体的制备方法为：

4.根据权利要求2所述的一种可回收高阻隔复合包装膜的制备方法，其特征在于，所述交联单体的制备方法为：

5.根据权利要求3或4所述的一种可回收高阻隔复合包装膜的制备方法，其特征在于，所述lewis酸催化剂为三氯化铝、三氯化铁、四氯化锡、二氯化锌中的一种。

6.根据权利要求1所述的一种可回收高阻隔复合包装膜的制备方法，其特征在于，所述可回收高阻隔复合包装膜的配方和用量如下：

7.根据权利要求1所述的一种可回收高阻隔复合包装膜的制备方法，其特征在于，所述钠基蒙脱土粉末的片径为15μm、厚度为13nm。

8.根据权利要求1-4任一项所述的方法制备得到的一种可回收高阻隔复合包装膜，其特征在于，所述复合包装膜的水蒸气透过量为0.5～1.5[g/(m2·24h)]、氧气透过量为0.5～1.5[cm3/(m2·24h·0.1mpa)]。

9.根据权利要求8所述的一种可回收高阻隔复合包装膜在乳制品包装领域中的应用。