本发明涉及薄膜材料领域，尤其涉及一种防紫外线透明高阻隔包装膜及其制备方法。
背景技术：
对于消费者而言，产品信息的透明化和包装的透明化是非常受欢迎的。正因为如此，过去几年全球透明阻隔性包装薄膜市场在食品行业中见证了稳定的增长，预计这种趋势将会继续保持。在食品行业，这种包装薄膜可为食品提供防潮和防水气包装，它的高阻隔性可延长食品的货架期。经过加工的产品，如水果、蔬菜和乳制品，是使用透明阻隔性薄膜包装的主要类目。通过采用这种包装，食品制造商可以更好地向客户展示其产品的新鲜度，作为增加销量的一个手段。透明阻隔包装薄膜是一种基于不同的应用，由不同类型的聚合物组成的包装薄膜。全球食品行业是推动该薄膜市场需求的最大因素，占据了57.4%的市场份额。
我国食品包装绝大部分使用干式复合法生产的多层复合膜，该方法不但生产成本高，透明性差，不耐延展，抗紫外线性能较差，而且因粘合剂中溶剂析出而造成的食品污染问题，发达国家早已禁止在食品包装中用。国内有几家多层共挤下吹（水冷）生产企业，但质量不够稳定。生产的高阻隔包装膜存在着阻隔性能差，不能延长食品的货架期，而且制备的包装膜的剥离强度不够，导致热合强度较低，存在运输过程中发生破裂的危险。目前国内较大的食品企业和出口企业，为确保食品安全，大量依赖于进口。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出了一种防紫外线透明高阻隔包装膜的制备方法，以实现以下发明目的：
（1）本发明的制备方法，采用凹凸棒石及蒙脱土复合纳米填料对高分子基材进行改性，使得制备的复合包装膜能有效抵抗紫外线的照射，而且透明性、耐蒸煮性、耐延展性、及阻隔性能优越。可选择原材料范围广，可根据用户需求和最低成本原则生产薄膜，达到最佳性价比。
（2）与国内现有的干式复合法相比，本发明的制备方法，生产工艺简单，效率高，生产综合成本低。生产过程无污染，产品使用过程无毒性，特别适用于食品包装和医药包装。
（3）本发明的制备方法得到的防紫外线透明高阻隔包装膜，具有优异的综合性能：透气性能优异，强度高，同时具有高透光性和极佳的紫外线阻隔性。
为了实现本发明的目的，本发明采取了以下技术方案：
一种防紫外线透明高阻隔包装膜，所述防紫外线透明高阻隔包装膜，透光率为81.9-87.9%，且紫外线阻隔率为98.5-99.1%。
以下是对技术方案的进一步优化：
所述防紫外线透明高阻隔包装膜，水蒸汽渗透量为0.21-0.25g/m2·24h；氧气透过量为1.55-1.65cm3/（m2·24h·0.1mpa）；氮气透过量为5.1-6.2cm3/（m2·24h·0.1mpa）；热合强度达32-37n/15mm。
本发明还提供了一种防紫外线透明高阻隔包装膜的制备方法，所述防紫外线透明高阻隔包装膜的制备方法，包括：凹凸棒石插层改性蒙脱土复合纳米填料的制备、防紫外线透明高阻隔母料的制备和七层共挤复合包装膜的制备。
所述凹凸棒石插层改性蒙脱土复合纳米填料的制备，在30-60℃下，将凹凸棒石分散在水中，加入1-6wt%的六偏磷酸钠，溶液中加入凹凸棒石质量0.1-5wt%的改性剂，搅拌0.5-2小时，然后向其中加入凹凸棒石质量100-200wt%的蒙脱土搅拌反应5-30分钟，过滤，干燥。
所述防紫外线透明高阻隔母料的制备，将尼龙、凹凸棒石插层改性蒙脱土复合纳米填料、抗紫外线助剂、成核剂按照一定的质量比在双螺杆挤出机上混合；
所述尼龙、凹凸棒石插层改性蒙脱土复合纳米填料、抗紫外线助剂、成核剂的质量比为100：0.5-1.5:0.5:1。
所述七层共挤复合包装膜的制备，七层复合包装膜的结构为pp层/tie层/pa层/evoh层/pa层/tie层/pe层；
所述pa层，由防紫外线透明高阻隔母料制成。
所述pe层，由茂金属聚乙烯、线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯中一种或者以上几种的混合物组成。
所述的尼龙，包括尼龙6、尼龙66、尼龙610、尼龙1010中的一种或者以上几种的混合物。
所述的抗紫外线助剂，包括uv-531、uv-3030、uv-622、uv-9中的一种或以上几种的混合物。
所述的成核剂，包括凹凸棒石、蒙脱土、白炭黑、钛白粉、高岭土、氧化石墨烯、氧化还原石墨烯中的一种或以上几种的混合物。
所述的凹凸棒石插层改性蒙脱土复合纳米填料是将凹凸棒石用改性剂处理后，利用蒙脱土的阳离子可交换特性，使得凹凸棒石表面的阳离子基团进入到蒙脱土层间制备出凹凸棒石插层改性蒙脱土悬浮液,过滤、干燥。具体方法是：在30-60℃下，将凹凸棒石分散在水中，加入1-6wt%的六偏磷酸钠，溶液中加入凹凸棒石质量0.1-5wt%的改性剂，搅拌0.5-2小时，然后向其中加入凹凸棒石质量100-200wt%的蒙脱土搅拌反应5-30分钟，过滤，干燥，即制备了凹凸棒石插层改性蒙脱土复合纳米填料；
其中凹凸棒石改性剂包括：十六烷基三甲基铵盐等长链烷基铵盐；乙烯基苯三甲基氯化铵、甲基丙烯酸二甲基氨酯三甲基氯化铵等具有可反应性基团的季铵盐；
在此过程中，利用蒙脱土的阳离子可交换特性，使得接枝到凹凸棒石表面的铵盐阳离子基团插层进入到蒙脱土层间，使得凹凸棒石与蒙脱土形成了一种特殊的互贯穿网络结构。而蒙脱土片层及凹凸棒石具有较高的阻隔特性，二者结合在一起具有一定的协同效应，可以大幅度提高复合纳米填料的阻隔特性。
所述的防紫外线透明高阻隔母料的制备是将凹凸棒石插层改性蒙脱土复合纳米填料、尼龙、抗紫外线助剂、成核剂等，按照一定比例在双螺杆挤出机中混合均匀，即制备了防紫外线透明高阻隔母料，用于替代复合膜加工中的pa料。
由于挤出加工过程中的取向及剪切力，使得凹凸棒石进一步进入到蒙脱土层间，在高分子基体中形成了大规模有限的互贯穿网络结构。当氧气及水蒸气分子透过薄膜时，遇到凹凸棒石及蒙脱土片层时会改变渗透路径，导致进入到薄膜内的路径增大，使得材料的阻隔性能大幅度增加。
所述的七层共挤复合包装膜的制备是采用多层共挤下吹（水冷）工艺制备七层复合包装膜。
本发明的积极效果如下：
（1）本发明的制备方法，采用凹凸棒石及蒙脱土复合纳米填料对高分子基材进行改性，使得制备的复合包装膜能有效抵抗紫外线的照射，而且透明性、耐蒸煮性、耐延展性、及阻隔性能优越。可选择原材料范围广，可根据用户需求和最低成本原则生产薄膜，达到最佳性价比。
（2）与国内现有的干式复合法相比，本发明的制备方法，生产工艺简单，效率高，生产综合成本低。生产过程无污染，产品使用过程无毒性，特别适用于食品包装和医药包装。
（3）本发明的制备方法得到的防紫外线透明高阻隔包装膜，具有优异的综合性能：透气性能优异，强度高，同时具有高透光性和极佳的紫外线阻隔性，具体指标如下：
（a）本发明制备防紫外线透明高阻隔包装膜，透气性能优异，水蒸汽渗透量为0.21-0.25g/m2·24h；氧气透过量为1.55-1.65cm3/（m2·24h·0.1mpa）；氮气透过量为5.1-6.2cm3/（m2·24h·0.1mpa）；
（b）本发明制备防紫外线透明高阻隔包装膜，强度高，拉伸强度（纵向）达22.3-26.6mpa，拉伸强度（横向）达26.2-29.6mpa，热合强度达32-37n/15mm；
（c）本发明制备防紫外线透明高阻隔包装膜，具有高透光性，透光率为81.9-87.9%；
（d）本发明制备防紫外线透明高阻隔包装膜，还具有极佳的紫外线阻隔率，紫外线阻隔率为98.5-99.1%。
具体实施方式
下面的实施例是对本发明的进一步详细描述。
实施例1：一种防紫外线透明高阻隔包装膜的制备方法
本实施例的一种防紫外线透明高阻隔包装膜的制备方法，包括以下步骤：
（1）凹凸棒石插层改性蒙脱土复合纳米填料的制备：
在60℃下，将凹凸棒石分散在水中，加入3wt%的六偏磷酸钠，溶液中加入凹凸棒石质量1%的改性剂甲基丙烯酸二甲基氨酯三甲基氯化铵，60℃下搅拌反应1小时；然后向其中加入凹凸棒石质量100wt%的蒙脱土，继续搅拌15分钟，过滤、干燥，即制备了凹凸棒石插层改性蒙脱土复合纳米填料。
在此过程中，利用蒙脱土的阳离子可交换特性，使得接枝到凹凸棒石表面的铵盐阳离子基团插层进入到蒙脱土层间，使得凹凸棒石与蒙脱土形成了一种特殊的互贯穿网络结构。而蒙脱土片层及凹凸棒石具有较高的阻隔特性，可以大幅度提高。
（2）防紫外线透明高阻隔母料的制备：
将尼龙6、凹凸棒石插层改性蒙脱土复合纳米填料、抗紫外线助剂uv-531、成核剂白炭黑按照一定的质量比在双螺杆挤出机上混合，即制备了防紫外线透明高阻隔母料。
其中，所述的尼龙6、凹凸棒石插层改性蒙脱土复合纳米填料、抗紫外线助剂uv-531、成核剂白炭黑的质量比为100：0.5:0.5:1。
（3）七层共挤复合包装膜的制备：
采用多层共挤下吹（水冷）工艺，按照pp/tie/pa/evoh/pa/tie/pe结构，其中pe膜层中所述的茂金属聚乙烯、线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯的比例为40:30:30，pa层采用制备的防紫外线高阻隔母料，制备出七层复合包装膜。
实施例2：一种防紫外线透明高阻隔包装膜的制备方法
本实施例的一种防紫外线透明高阻隔包装膜的制备方法，包括以下步骤：
（1）凹凸棒石插层改性蒙脱土复合纳米填料的制备：
在30℃下，将凹凸棒石分散在水中，加入6wt%的六偏磷酸钠，溶液中加入凹凸棒石质量1%的改性剂甲基丙烯酸二甲基氨酯三甲基氯化铵，60℃下搅拌反应0.5小时；然后向其中加入凹凸棒石质量150wt%的蒙脱土，继续搅拌30分钟，过滤、干燥，即制备了凹凸棒石插层改性蒙脱土复合纳米填料。
在此过程中，利用蒙脱土的阳离子可交换特性，使得接枝到凹凸棒石表面的铵盐阳离子基团插层进入到蒙脱土层间，使得凹凸棒石与蒙脱土形成了一种特殊的互贯穿网络结构。而蒙脱土片层及凹凸棒石具有较高的阻隔特性，可以大幅度提高。
（2）防紫外线透明高阻隔母料的制备：
将尼龙6、凹凸棒石插层改性蒙脱土复合纳米填料、抗紫外线助剂uv-531、成核剂白炭黑按照一定的质量比在双螺杆挤出机上混合，即制备了防紫外线透明高阻隔母料。
其中，所述的尼龙6、凹凸棒石插层改性蒙脱土复合纳米填料、抗紫外线助剂uv-531、成核剂白炭黑的质量比为100：1:0.5:1。
（3）七层共挤复合包装膜的制备：
采用多层共挤下吹（水冷）工艺，按照pp/tie/pa/evoh/pa/tie/pe结构，其中pe膜层中所述的茂金属聚乙烯、线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯的比例为40:30:30，pa层采用制备的防紫外线高阻隔母料，制备出七层复合包装膜。
实施例3：一种防紫外线透明高阻隔包装膜制备方法
本实施例的一种防紫外线透明高阻隔包装膜的制备方法，包括以下步骤：
（1）凹凸棒石插层改性蒙脱土复合纳米填料的制备：
在55℃下，将凹凸棒石分散在水中，加入5wt%的六偏磷酸钠，溶液中加入凹凸棒石质量1%的改性剂甲基丙烯酸二甲基氨酯三甲基氯化铵，55℃下搅拌反应1.2小时；然后向其中加入凹凸棒石质量200wt%的蒙脱土，继续搅拌5分钟，过滤、干燥，即制备了凹凸棒石插层改性蒙脱土复合纳米填料。
在此过程中，利用蒙脱土的阳离子可交换特性，使得接枝到凹凸棒石表面的铵盐阳离子基团插层进入到蒙脱土层间，使得凹凸棒石与蒙脱土形成了一种特殊的互贯穿网络结构。而蒙脱土片层及凹凸棒石具有较高的阻隔特性，可以大幅度提高。
（2）防紫外线透明高阻隔母料的制备：
将尼龙6、凹凸棒石插层改性蒙脱土复合纳米填料、抗紫外线助剂uv-531、成核剂白炭黑按照一定的质量比在双螺杆挤出机上混合，即制备了防紫外线透明高阻隔母料。
其中，所述的尼龙6、凹凸棒石插层改性蒙脱土复合纳米填料、抗紫外线助剂uv-531、成核剂白炭黑的质量比为100：1.5:0.5:1。
（3）七层共挤复合包装膜的制备：
采用多层共挤下吹（水冷）工艺，按照pp/tie/pa/evoh/pa/tie/pe结构，其中pe膜层中所述的茂金属聚乙烯、线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯的比例为40:30:30，pa层采用制备的防紫外线高阻隔母料，制备出七层复合包装膜。
实施例4：一种防紫外线透明高阻隔包装膜
按照实施例1-3所述的一种防紫外线透明高阻隔包装膜的制备方法得到的防紫外线透明高阻隔包装膜的性能如下表所示。
表1：防紫外线透明高阻隔包装膜的性能
由表1可知，采用本发明制备防紫外线透明高阻隔包装膜具有优异的综合性能。
（1）本发明制备防紫外线透明高阻隔包装膜，透气性能优异，水蒸汽渗透量为0.21-0.25g/m2·24h；氧气透过量为1.55-1.65cm3/（m2·24h·0.1mpa）；氮气透过量为5.1-6.2cm3/（m2·24h·0.1mpa）；
（2）本发明制备防紫外线透明高阻隔包装膜，强度高，拉伸强度（纵向）达22.3-26.6mpa，拉伸强度（横向）达26.2-29.6mpa；热合强度达32-37n/15mm；
（3）本发明制备防紫外线透明高阻隔包装膜，具有高透光性，透光率为81.9-87.9%；
（4）本发明制备防紫外线透明高阻隔包装膜，还具有极佳的紫外线阻隔率，紫外线阻隔率为98.5-99.1%。
除非另有说明，本发明中所采用的百分数均为重量百分数，本发明所述的比例，均为质量比例。
本发明中，凹凸棒石改性剂可以采用十六烷基三甲基铵盐等长链烷基铵盐、乙烯基苯三甲基氯化铵、甲基丙烯酸二甲基氨酯三甲基氯化铵等具有可反应性基团的季铵盐；尼龙可以采用尼龙6、尼龙66、尼龙610、尼龙1010中的一种或者以上几种的混合物；抗紫外线助剂，可以采用uv-531、uv-3030、uv-622、uv-9中的一种或以上几种的混合物；成核剂可以采用凹凸棒石、蒙脱土、白炭黑、钛白粉、高岭土、氧化石墨烯、氧化还原石墨烯中的一种或以上几种的混合物，都可以达到与本发明实施例1-3所述的防紫外线透明高阻隔包装膜基本相同的效果，在此不再展开赘述。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。