【技术实现步骤摘要】
：本专利技术属于功能膜材料领域，涉及一种高强韧耐候阻隔薄膜及其原位交联制备方法和应用，以海藻多糖和蛭石为原料制备出的二维蛭石纳米片/海藻多糖复合膜具有阻燃性能好、力学强度高、保鲜性能好、抗紫外线等优点，能够用于阻燃和阻气。
技术介绍
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技术介绍
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1、在日常生活中，塑料类包装材料被人们广泛使用。但随着“白色污染”的加重，急需一种生物友好型、可降解并具有低成本的食品包装材料。而多糖基食品包装材料因其独特的环境友好性、无毒性、生物降解性，逐渐被越来越多的人关注和研究。此类材料包括海藻酸钠、壳聚糖、羧甲基纤维素、卡拉胶等。而纯多糖基包装材料往往伴随着对水分敏感，机械性能低。将无机纳米材料与生物多糖大分子混合，得到的纳米复合材料会同时具备有机材料和无机材料的优点，会达到解决上述问题的效果。
2、纳米复合材料是指至少拥有一种分散相尺寸小于100nm的纳米材料的复合物。其具有纳米尺度效应、大的比表面积以及强界面相互作用的特点。因此纳米材料的加入是获得高性能复合材料的重要方法之一。近年来，越来越多的人开始研究将纳米材料与生物大分子多糖共混，从而将纳米材料的尺寸稳定性、热稳定性与生物大分子多糖的生物相容性、易加工性完美结合起来，获得性能优异的分子或纳米复合材料的目的，并且做到“1+1>2”的效果。
3、通过普通方法制备的复合材料多为物理混合，界面结合力差，致使其电气、力学及阻燃阻隔等性能存在短板。yu mingming等人(chemical engineering journal,2023.14354
4、海藻多糖主要来源于褐藻，由β-d-甘露醛酸和α-l-古鲁醛酸交替组成。海藻多糖的性质取决于单体序列，这使它们成为一种具有多种用途的材料。与二价和三价金属阳离子相互作用产生交联，可以用于制作薄膜。由于其原料易得、成本低廉、生物相容性和可生物降解等特性。
5、蛭石是由铝和镁硅酸盐构成粘土矿物材料，具有二维结构排列，呈现层状形态。由于其储量丰富，价格低廉，自人类诞生以来，它们就被用于陶器、陶瓷、建筑材料、纸张涂层、化妆品、医药、装饰和艺术品等各种领域。蛭石作为其中一种环境友好型天然硅酸盐矿物，具有独特的层状结构和稳定的物理化学性质。同时还具有较高的孔隙率和较低的层间结合能，易于剥离形成二维蛭石纳米片从而构建新型复合功能材料。二维蛭石纳米片的制备方法主要有的剥离法和的化学气相沉积法两种。剥离法是制得二维蛭石纳米片的常见方法，但存在普通混合致使薄膜强度低、样品厚度不可控、效率低等问题。与之相对，化学气相沉积法具有更加广泛的应用范围，然而它成本高并且需要的制备条件苛刻，不利于大规模制备。虽然我国在蛭石产品研发上取得了阶段性的成果，但蛭石的本质属性仍未得到充分的开发，且附加值低，原料存在大量浪费，尚不能实现规模化高效剥离，制约了其进一步应用。
技术实现思路
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技术实现思路
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1、本专利技术的目的是为了解决现有技术的缺点和不足，提出了一种高强韧耐候阻隔薄膜及其原位交联制备方法，以蛭石和海藻多糖为原料，海藻多糖表面的羧基与蛭石表面的羟基相互作用，使海藻多糖粘附在蛭石表面的同时并插入到大块蛭石的层间，除此之外海藻多糖与蛭石层间离子产生交联，进一步增大蛭石层间间距便于蛭石纳米片的剥离，制备得到阻燃性能好、力学强度高、环境友好并保鲜性能好的复合薄膜。。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供一种高强韧耐候阻隔薄膜的原位交联制备方法，具体步骤为：
3、(1)将二维层状矿物纳米片分散在水中，并在常温下搅拌，得到纳米片悬浮液；
4、其中，所述二维层状矿物为蛭石、高岭石、蒙脱石、伊利石或绿泥石中的至少一种；
5、所述常温下搅拌的速度为400-1000r/min；
6、所述纳米片悬浮液的浓度为0.1wt％～0.5wt％；
7、(2)在纳米片悬浮液中缓慢加入生物大分子多糖，搅拌至生物大分子多糖完全溶解后，待二者均匀共混后加入增塑剂获得铸膜液；
8、其中，所述生物大分子多糖为海藻多糖、壳聚糖、卡拉胶、羧甲基纤维素钠、甲壳素和明胶中的至少一种；
9、所述生物大分子多糖的用量为二维层状矿物纳米片悬浮液的1wt％～10wt％；
10、所述常温下搅拌的速度为400-1000r/min，搅拌时间为2～24h；
11、所述增塑剂为甘油，其用量为二维层状矿物纳米片悬浮液的1v/v％～5v/v％；
12、(3)将铸膜液倒入模具，干燥，获得薄膜前体；
13、其中，所述干燥温度为10～80℃；
14、所述模具为直径9cm的培养皿；
15、(4)将薄膜前体在金属离子盐溶液凝固浴中浸泡交联，交联完毕后洗涤、干燥后即得一种高强韧耐候阻隔薄膜；
16、其中，所述金属离子盐溶液为含有ca2+、cu2+或mg2+中的至少一种；
17、所述金属离子溶液中金属离子的浓度为1mol/l～5mol/l；
18、所述浸泡交联时间为0.5h～3h。
19、本专利技术还提供所述述方法制备的高强韧耐候阻隔薄膜。
20、其中，所述高强韧耐候阻隔薄膜力学强度高，同时具有阻燃和阻气性能。
21、本专利技术还提供所述高强韧耐候阻隔薄膜在阻燃材料中的应用。
22、本专利技术还提供所述高强韧耐候阻隔薄膜在食品或水果保鲜中的应用，高强韧多功能复合膜可作为保鲜膜使用，延长食品或水果的保鲜时间。
23、本申请的制备原理是：
24、二维纳米片的表面存在大量羟基基团，与海藻多糖表面的羧基相互作用形成氢键，两者之间的界面结合力增强。使海藻多糖粘附在蛭石表面的同时并插入到大块蛭石的层间。蛭石片层中有一定的阳离子(例如：ca2+、mg2+或fe3+等)，与海藻多糖产生交联，使蛭石层间间距进一步增大而层间相互作用力减弱，并在外部剪切力作用下达到剥离蛭石的目的。适量蛭石纳米片的加入，造成一定的物理阻隔使气体的渗透与扩散路径更加曲折，故而薄膜具有优异的气体阻隔性，便于保持稳定的气体环境。同时，海藻多糖与蛭石相互作用形成氢键、海藻多糖与蛭石层间离子交联形成“蛋盒”结构和甘油作为增塑剂三者协同作用下，使薄膜具有较高的韧性。此外，海藻多糖自身本征阻燃的特性，而蛭石具有良好热稳定性并在燃烧时可以产生阻燃性气体，使得复合膜阻燃性显著提高。海藻多糖与蛭石纳米片混合形成均匀的悬浮液，使其具有一定的可光透过率；而二维蛭石纳米片的均匀聚集形成均质薄膜，使其在紫外区域显示出良好的屏蔽效果，可以减缓食物受紫外线的影响形成的老化。一步混合直接本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高强韧耐候阻隔薄膜的原位交联制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的高强韧耐候阻隔薄膜的原位交联制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，纳米片悬浮液的浓度为0.1wt％～0.5wt％。
3.根据权利要求1所述的高强韧耐候阻隔薄膜的原位交联制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，常温下搅拌的转速为400-1000r/min。
4.根据权利要求1所述的高强韧耐候阻隔薄膜的原位交联制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，生物大分子多糖的用量为纳米片悬浮液的1wt％～10wt％。
5.根据权利要求1所述的高强韧耐候阻隔薄膜的原位交联制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，增塑剂为甘油，其用量为纳米片悬浮液的1wt％～5wt％。
6.根据权利要求1所述的高强韧耐候阻隔薄膜的原位交联制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，干燥温度为10～80℃。
7.根据权利要求1所述的高强韧耐候阻隔薄膜的原位交联制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中，金属离子盐溶液为含有Ca2+、Cu2+或Zn2+的至少
8.权利要求1-7任一项制备方法制备得到的高强韧耐候阻隔薄膜，其特征在于，其力学性能好，同时具有阻燃和阻气性能。
9.权利要求8所述高强韧耐候阻隔薄膜在阻燃材料中的应用。
10.权利要求8所述高强韧耐候阻隔薄膜在食品或水果保鲜中的应用，其特征在于，高强韧多功能复合膜可作为保鲜膜使用，延长食品或水果的保鲜时间。
...【技术特征摘要】
1.一种高强韧耐候阻隔薄膜的原位交联制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的高强韧耐候阻隔薄膜的原位交联制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，纳米片悬浮液的浓度为0.1wt％～0.5wt％。
3.根据权利要求1所述的高强韧耐候阻隔薄膜的原位交联制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，常温下搅拌的转速为400-1000r/min。
4.根据权利要求1所述的高强韧耐候阻隔薄膜的原位交联制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，生物大分子多糖的用量为纳米片悬浮液的1wt％～10wt％。
5.根据权利要求1所述的高强韧耐候阻隔薄膜的原位交联制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，增塑剂为甘油，其用量为纳米片悬浮液的1wt％～5wt％。
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【专利技术属性】
技术研发人员：张克伟，张凤冉，田维亮，刘凯，王俊，王枭，张雪，
申请(专利权)人：塔里木大学，
类型：发明
国别省市：
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