一种耐高温蒸煮高阻隔性薄膜及其制备方法与流程

本发明涉及食品行业食品保鲜膜，具体是一种改性水性聚酯膜及其应用，特别是用其制成耐高温蒸煮高阻隔性薄膜。

背景技术：

1、随着食品行业的蓬勃发展，对于食品的保存提出了更高的要求。食品保鲜膜采用无毒、无害材质加工而成，适用于食品原料的短期或长期保存。

2、现在的食品保鲜膜主要材质是透明聚酯(pet)薄膜，聚酯是以聚对苯二甲酸乙二醇酯为原料，采用挤出法制成厚片，再经拉伸制成的薄膜材料，具有机械性能优良，刚性、硬度及韧性高，耐穿刺，耐摩擦等优点，但耐电晕性不好，耐热性差，对氧气和水气的阻隔效果不理想，在很多食品包装行业往往无法单独使用。水性聚氨酯是一种具有优异性能的聚合物，例如更高的模量、更好的附着力、更好的弹性、耐磨性、硬度、柔韧性、耐化学性和耐溶剂性。但单纯涂布水性聚氨酯对气体阻隔性无明显改善，严重限制了其在食品包装方面的应用。

3、因此，开发一种兼具优异耐高温性能和高气体阻隔性能的食品包装薄膜，是目前本领域重点需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的一个目的是提出了一种耐高温蒸煮高阻隔性的改性水性聚氨酯涂布膜，解决现有透明聚酯(pet)薄膜存在的气体阻隔性较差的问题。

2、本发明的另一个目的是提出了一种耐高温蒸煮高阻隔性的改性水性聚氨酯涂布膜的制造方法

3、本发明的技术方案是这样实现的：

4、为了实现以上技术效果，本发明提供如下技术方案：

5、本发明提供的改性水性聚氨酯为水性聚氨酯搭配特定份数的无机填料，将纳米颗粒掺入水性聚氨酯基体中，对水性聚氨酯的性能产生巨大影响，尤其是在气体阻隔性能和耐热性，将无机填料与水性聚氨酯共混改性，可以有效提高水性聚氨酯的耐热性和气体阻隔性。但水性聚氨酯和无机填料表面能差异巨大，相容性差。无机填料比例太高，容易在水性聚氨酯中沉降，使改性聚氨酯涂层发白，透明度下降，脆化，机械性能大幅下降；无机填料比例太低，水性聚氨酯的耐热性，气体阻隔性无法得到改善。

6、一种耐高温蒸煮高阻隔性薄膜，包括以下重量份数的各组份：水性聚氨酯80～95重量份，纳米二氧化硅0～10重量份；纳米二氧化钛0～10重量份；纳米碳酸钙0～10重量份；硅酸钠0～10重量份；表面改性的纳米二氧化硅0～10重量份，其中，所述纳米二氧化硅、所述纳米二氧化钛、所述纳米碳酸钙、所述硅酸钠以及所述表面改性的纳米二氧化硅统称为无机填料，所述耐高温蒸煮高阻隔性薄膜包括一种或两种无机填料。

7、所述水性聚氨酯与无机填料的重量比为100:5～100:10。

8、这个比例下，在这个体系下的水性聚氨酯和无机涂料相容性最好，改性水性聚氨酯气体阻隔性能，耐热性最好。

9、优选的，所述水性聚氨酯为热塑性水性聚氨酯。

10、优选的，无机填料为纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米碳酸钙、硅酸钠和用硅烷偶联剂kh 550表面改性的纳米二氧化硅，无机填料可单独与水性聚氨酯共混也可多种搭配同时与水性聚氨酯共混。

11、耐高温蒸煮高阻隔性薄膜的制备方法包括以下步骤：将水性聚氨酯、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、表面改性的纳米二氧化硅、纳米碳酸钙和硅酸钠搅拌混合，混合后搅拌0.5-1h，超声分散1-2h，得到改性水性聚氨酯，单面涂布到透明聚酯薄膜上，静置风干或者真空烘干24h，得透明耐高温蒸煮高阻隔性薄膜。

12、优选的，所述基材透明聚酯薄膜厚度为12μm，改性水性聚氨酯涂层厚度为3μm～5μm。

13、进一步，所述搅拌为磁力搅拌或涡旋搅拌。

14、进一步，所述真空烘干的方式为50-100℃的真空烘箱中真空烘干。

15、本发明的有益效果为：本发明提供的耐高温蒸煮，高气体阻隔性食品包装薄膜，通过在基材透明聚酯(pet)薄膜上涂布改性水性聚氨酯。水性聚氨酯搭配特定份数的纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米二氧化硅(kh 550)、纳米碳酸钙和硅酸钠作为无机填料，无机填料填充到水性聚氨酯涂层中，有效提高了最终得到的食品包装薄膜的耐高温性，气体阻隔性；具体而言，本发明提供的食品包装薄膜可承受121℃高温蒸煮，高温蒸煮后无明显皱褶变色；气体阻隔性相较基材透明聚酯(pet)薄膜有大幅提升，且在高温蒸煮后，仍有较高的气体阻隔性，兼具优异的耐温性能和气体阻隔性。

技术特征：

1.一种耐高温蒸煮高阻隔性薄膜，其特征在于，包括以下重量份数的各组份：水性聚氨酯80～95重量份，纳米二氧化硅0～10重量份；纳米二氧化钛0～10重量份；纳米碳酸钙0～10重量份；硅酸钠0～10重量份；表面改性的纳米二氧化硅0～10重量份，其中，所述纳米二氧化硅、所述纳米二氧化钛、所述纳米碳酸钙、所述硅酸钠以及所述表面改性的纳米二氧化硅统称为无机填料，所述耐高温蒸煮高阻隔性薄膜包括一种或两种无机填料。

2.如权利要求1所述的耐高温蒸煮高阻隔性薄膜，其特征在于：所述水性聚氨酯与无机填料的重量比为100:5～100:10。

3.如权利要求1所述的耐高温蒸煮高气体阻隔性薄膜，其特征在于：所述水性聚氨酯为热塑性水性聚氨酯。

4.如权利要求1所述的耐高温蒸煮高气体阻隔性薄膜，其特征在于：表面改性的纳米二氧化硅为用硅烷偶联剂kh 550表面改性的纳米二氧化硅。

5.一种如权利要求1-4任一所述的耐高温蒸煮高气体阻隔性薄膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：将水性聚氨酯、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、表面改性的纳米二氧化硅、纳米碳酸钙和硅酸钠搅拌混合，混合后搅拌0.5-1h，超声分散1-2h，得到改性水性聚氨酯，单面涂布到透明聚酯薄膜上，静置风干或者真空烘干24h，得透明耐高温蒸煮高阻隔性薄膜。

6.如权利要求5所述的耐高温蒸煮高阻隔性薄膜的制备方法，其特征在于：所述基材透明聚酯薄膜厚度为12μm，改性水性聚氨酯涂层厚度为3μm～5μm。

7.如权利要求5所述的耐高温蒸煮高阻隔性薄膜，其特征在于：所述搅拌为磁力搅拌或涡旋搅拌。

8.如权利要求5所述的耐高温蒸煮高阻隔性薄膜，其特征在于：所述真空烘干的方式为50-100℃的真空烘箱中真空烘干。

技术总结
本发明公开了一种耐高温蒸煮高阻隔性薄膜，包括以下重量份数的各组份：水性聚氨酯80～95重量份，纳米二氧化硅0～10重量份；纳米二氧化钛0～10重量份；纳米碳酸钙0～10重量份；硅酸钠0～10重量份；表面改性的纳米二氧化硅0～10重量份，其中，所述纳米二氧化硅、所述纳米二氧化钛、所述纳米碳酸钙、所述硅酸钠以及所述表面改性的纳米二氧化硅统称为无机填料，所述耐高温蒸煮高阻隔性薄膜包括一种或两种无机填料。本发明提供的食品保鲜膜可承受121℃高温蒸煮，高温蒸煮后无明显皱褶变色；气体阻隔性相较基材透明聚酯(PET)薄膜有大幅提升，且在高温蒸煮后，仍有较高的气体阻隔性，兼具优异的耐温性能和气体阻隔性。

技术研发人员：吴丁财,黄均,黄智科,张玥
受保护的技术使用者：东莞市正和化学材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12