混合有机-无机涂层具有增强的氧气和紫外线屏障性能:基于藻酸盐,聚 (乙烯基酒精) 和重建的分层双氧化物的聚电解质复合物

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 聚合物科学 聚合物科学
• 纳米技术 纳米技术

背景情况:

• 开发具有增强屏障性能的先进包装材料对于产品的保存至关重要.
• 现有的材料往往难以同时提供对氧气,紫外线和水分的全面保护.
• 工业涂层过程需要能够承受高温的材料.

研究的目的:

• 创造有机-无机混合材料,具有优越的氧气和紫外线屏障特性.
• 为了评估这些材料在高温下对聚乙烯二甲 (PET) 作为涂层的性能.
• 调查混合材料引起的结构变化及其与屏障性能的相关性.

主要方法:

• 使用藻酸盐 (SA),聚 (乙烯基酒精) (PVA) 和重建的分层双氧化物 (RLDH) 制造聚电解质复合物.
• 该复合物的应用在120°C的PET薄膜上作为屏障涂层.
• 使用X射线衍射 (XRD) 和差分扫描热量计 (DSC) 等技术对涂层进行表征,以评估结构变化和热性质.
• 测量氧传递率 (OTR),紫外线阻断效率和水蒸气传递率 (WVTR).

主要成果:

• 混合涂层显著限制了聚合物链的移动性,将玻璃过渡温度 (Tg) 提高到105.222-159.114°C.
• 涂层密度增加到0.93-0.94g/cm3,低于0.2%的RLDH.
• XRD分析显示了加剧的 (003) 峰值,表明扭曲性增加.
• 该PET/SA1.0PVA0.5RLDH0.2薄膜实现了超低的OTR (<0.005cm3/m2·day) 和高紫外线阻断 (UV-A:62.41%,UV-B:92.45%,UV-C:100%).
• 用聚烯进行分层将WVTR降低到1.17g/m2·day.

结论:

• 开发的有机-无机混合材料有效地增强了PET薄膜的氧气和紫外线屏障特性.
• 该材料的热稳定性和结构完整性使其适用于工业涂层工艺.
• 这些先进的包装材料在需要强大的保护的应用中显示出巨大的潜力,例如食品包装和医疗器械.