本发明涉及卫生巾包装材料,具体为一种卫生巾包装用十一层高阻隔聚乙烯共挤膜及制备工艺。
背景技术:
1、卫生巾包装膜是指卫生巾单独包装时用于保护卫生巾不受外界污染的薄膜,其主要作用是阻隔灰尘、细菌、水分、氧气等杂质,保持卫生巾的干燥、清洁和卫生。卫生巾包装膜常用的材质有聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等,由于聚乙烯具有密度小、易加工、耐化学腐蚀、机械性能良好以及价格低廉等诸多优点,在卫生巾包装领域中应用最为广泛。
2、聚乙烯是一种非极性聚合物,阻隔性能较弱,应用范围受到限制,因此实际应用中通常需要对聚乙烯进行改性处理。聚乙烯的改性方法主要有物理改性和化学改性。物理改性包括填充改性和共混改性,其本质是不改变链的结构;而化学改性则通过化学反应将具有特殊功能的单体接枝到聚乙烯的分子链上,包括接枝改性、共聚改性和交联改性。
3、聚乙烯的接枝改性可以分为溶液接枝、熔融接枝和固相接枝,接枝改性后的聚乙烯极性增强,应用范围得到了扩大。溶液接枝和固相接枝不环保、对设备的要求高,在考虑成本、环保以及连续化高效生产的工业化生产中,通常利用熔融法采用双螺杆反应挤出技术对聚乙烯进行接枝改性。
4、石墨烯是一种具有一个原子层厚度的二维结构的不渗透的新型碳材料,具有化学稳定性强,高导电率,大比表面积等特点。不渗透的石墨烯分散在聚合物基体中可以延长水蒸气及气体小分子通过复合材料膜的路径,提高复合材料薄膜的阻隔性能。然而由于氧化石墨烯(go)在有机介质中的分散性较差,难以形成单片层形式的分散,限制了氧化石墨烯在聚合物、聚合物凝胶电解质等有机体系中的应用。
5、研究发现:利用氧化石墨烯表面未被氧化的sp2杂化碳原子所形成的离域π键及氧化石墨烯边缘的羧基与阳离子表面活性剂(例如,双十二烷基二甲基溴化铵)阳离子之间的静电作用使阳离子表面活性剂分子插入到氧化石墨烯片层之间,可改善氧化石墨烯在有机介质中的分散性。
技术实现思路
1、本发明基于独特的层间配方设计、熔融法接枝改性技术和插层改性技术,提供了一种十一层高阻隔聚乙烯共挤膜的制备工艺,由此制备得到的膜产品可用作卫生巾包装材料。
2、一种卫生巾包装用十一层高阻隔聚乙烯共挤膜的制备工艺,包括以下步骤:
3、步骤一:合成含有烯基官能团的gemini表面活性剂,所述含有烯基官能团的gemini表面活性剂为含有烯基官能团的gemini表面活性剂saa1或含有烯基官能团的gemini表面活性剂saa2;
4、步骤二:利用含有烯基官能团的gemini表面活性剂对氧化石墨烯进行插层改性处理,将含有烯基官能团的gemini表面活性剂通过静电作用吸附在氧化石墨烯表面,制备得到烯基功能化界面稳定型氧化石墨烯;
5、步骤三:利用自由基熔融接枝的方法,在低密度聚乙烯ldpe树脂熔融加工过程中,通过烯基功能化界面稳定型氧化石墨烯表面的烯基官能团在过氧化物引发剂的作用下产生自由基引发反应,使烯基功能化界面稳定型氧化石墨烯和低密度聚乙烯通过共价键连接,实现接枝改性,并通过双螺杆挤出机挤出造粒,制备得到氧化石墨烯接枝聚乙烯pe-g-go母粒;
6、步骤四:以聚乙烯树脂作为十一层共挤膜的原料、氧化石墨烯接枝聚乙烯pe-g-go母粒作为十一层共挤膜的改性试剂,采用十一层共挤吹塑成膜工艺,制备得到卫生巾包装用十一层高阻隔聚乙烯共挤膜。
7、优选的,所述卫生巾包装用十一层高阻隔聚乙烯共挤膜的产品结构为依次设置的以下各层:
8、ldpe层,该层的原料为低密度聚乙烯ldpe树脂,该层的用量为10-20重量份数;
9、hdpe层,该层的原料为高密度聚乙烯hdpe树脂,该层的用量为3-10重量份数;
10、lldpe层,该层的原料为线性低密度聚乙烯lldpe树脂,该层的用量为5-15重量份数;
11、pe-g-mah层,该层的原料为马来酸酐接枝聚乙烯pe-g-mah树脂,该层的用量为2-7重量份数;
12、pe-g-go层,该层的原料为氧化石墨烯接枝聚乙烯pe-g-go母粒,该层的用量为10-20重量份数;
13、pe-g-mah层,该层的原料为马来酸酐接枝聚乙烯pe-g-mah树脂,该层的用量为2-7重量份数;
14、pe-g-go层,该层的原料为氧化石墨烯接枝聚乙烯pe-g-go母粒,该层的用量为10-20重量份数;
15、pe-g-mah层,该层的原料为马来酸酐接枝聚乙烯pe-g-mah树脂,该层的用量为2-7重量份数;
16、lldpe层,该层的原料为线性低密度聚乙烯lldpe树脂,该层的用量为5-15重量份数;
17、hdpe层,该层的原料为高密度聚乙烯hdpe树脂,该层的用量为3-10重量份数;
18、m-lldpe层,该层的原料为茂金属聚乙烯m-lldpe树脂,该层的用量为5-15重量份数。
19、优选的,所述含有烯基官能团的gemini表面活性剂saa1的制备方法为:通过1摩尔当量2-乙烯基丙烷-1,3-二醇的羟基官能团与2.01-2.09摩尔当量1-溴-6-(三甲基铵)己基溴的溴官能团发生亲核取代反应,生成含有烯基官能团的gemini表面活性剂saa1。
20、优选的,所述含有烯基官能团的gemini表面活性剂saa2的制备方法为:通过1摩尔当量季戊四醇先与0.91-0.99摩尔当量4-溴-1-丁烯在相转移催化剂的催化作用下发生亲核取代反应,再与3.01-3.09摩尔当量1-溴-6-(三甲基铵)己基溴的溴官能团发生亲核取代反应,生成含有烯基官能团的gemini表面活性剂saa2。
21、优选的,所述相转移催化剂为四丁基硫酸氢铵、四丁基溴化铵、苄基三乙基氯化铵、三辛基甲基氯化铵中的一种。
22、优选的,所述烯基功能化界面稳定型氧化石墨烯中含有烯基官能团的gemini表面活性剂与氧化石墨烯的质量比为(0.1-0.8):1;
23、优选的,所述氧化石墨烯的厚度为3-5nm、片径为8-10μm。
24、优选的,所述氧化石墨烯接枝聚乙烯pe-g-go母粒中低密度聚乙烯ldpe树脂、烯基功能化界面稳定型氧化石墨烯与过氧化物引发剂的质量比为1:(0.05-0.3):(0.005-0.03);
25、优选的,所述过氧化物引发剂为过氧化二异丙苯、叔丁基过氧化氢,过氧化二苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯中的一种。
26、根据上述工艺制备得到的一种卫生巾包装用十一层高阻隔聚乙烯共挤膜的厚度为40-80μm。
27、有益效果:
28、本发明设计合成了含有烯基官能团的gemini表面活性剂,并利用含有烯基官能团的gemini表面活性剂对阻隔性能优异的氧化石墨烯进行插层改性处理,基于静电作用将其吸附在氧化石墨烯表面,制备得到烯基功能化界面稳定型氧化石墨烯;
29、利用自由基熔融接枝的方法,将烯基功能化界面稳定型氧化石墨烯和低密度聚乙烯通过共价键连接,实现聚乙烯的接枝改性,并通过双螺杆挤出机挤出造粒,制备得到氧化石墨烯接枝聚乙烯pe-g-go母粒;
30、以聚乙烯树脂作为十一层共挤膜的原料、氧化石墨烯接枝聚乙烯pe-g-go母粒作为十一层共挤膜的改性试剂,采用十一层共挤吹塑成膜工艺,制备得到一种卫生巾包装用十一层高阻隔聚乙烯共挤膜;
31、实验结果显示本发明制备得到的卫生巾包装用十一层高阻隔聚乙烯共挤膜的水蒸气透过量<1.5g/(m2•24h)、氧气透过量<1.0cm3/(m2•24h•0.1mpa),相比于常规聚乙烯共挤膜,在阻隔性能上取得了显著提升的有益技术效果。