Page 18 - 《精细化工》2022年第9期

·1736· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

水蒸气的阻隔性、透明性以及机械性能均越好。总 复合涂料的成膜方式是制约复合材料性能的关键
之，复合涂料的制备方法、纳米材料的负载量以及 技术。

表 3 过去 10 年用于食品包装的 PVA-纳米硅酸盐复合涂层
Table 3 PVA silicate nanocomposite coatings intended for food packaging over the last decade
PVA 质量 纳米材料 涂层厚度 OTR/[mL WVTR 透明度 参考
材料 成膜技术 基材 2 2 机械性能
分数/% 质量分数/% /nm /(m ·d), 23 ℃] [g/(m ·d), 23 ℃] /% 文献
PVA/MMT/GA 1.5 浸涂/干燥 50 PLA 620±23 0.2 (RH=0) 13.1 (RH=50%) 拉伸 强度 >80 [14]
PET 625±20 0.1 (RH=0) 2.6 (RH=50%) 提升；杨氏
模量提升；
BOPP 615±25 0.2 (RH=0) 0.6 (RH=50%)
应力降低
HDPE 680±26 0.2 (RH=0) 0.5 (RH=50%)
LDPE 625±22 0.1 (RH=0) 1.3 (RH=50%)
PVA/MMT 0.75 喷墨技术 60 PET 1200 0.005 (RH=0) — — >93 [17]
PVA/MMT 10 辊涂 1 PET 600 0.139 (RH=55%) — — 86.7 [29]
20 PET 600 0.004 (RH=55%) — — 26.5
PVA/合成氟锂 0.25 喷涂 50 PET 420 0.11 (RH=90%) 0.18 (RH=90%) — — [33]
蒙脱石

PVA/MMT 2.0 溶液浇铸 50 PET 400 0.007 (RH=0) — 拉伸强度 58 [39]
25 PET 400 0.07 (RH=0) 提升；杨氏 71

模量提升
PVA/LAP 1.5 浸涂 67 PET 800 <18 (RH=0) — — 88 [42]
PVA/MMT 67 PET 800 <15 (RH=0) <88
PVA/LAP+ 33+33 PET 800 <0.03 (RH=0) 88
MMT
PVA+PVAm 0.5 溶液浇铸 50 无基材 2500~ 0.2 (RH=45%) — 拉伸 强度 半透 [49]
/MMT 3500 提升；断裂 明，略

应变提升； 带黄色
杨氏 模量
提升；韧性
提升
注：LAP 为合成钠基蒙脱土；“—”为文献未给出相关数值；HDPE 为高密度聚乙烯。

2.2.2 PVA-GO 复合涂料 GO 纳米片的重新聚集也是需要解决的难题。LIANG
PVA 是聚合物-石墨烯复合材料常用的聚合物 等 [52] 使用水溶液处理方法制备了 PVA-GO 复合涂
基体，PVA-石墨烯复合涂料也已成为 PVA 涂布液的 料，这为后面 PVA-GO 复合材料的研究提供了环保、
研究方向之一。为了提高石墨烯纳米片的水分散性， 简便 的方 法 。 HUANG 等 [40] 通过 共混 法制 备了
YOOB 等 [50] 对石墨烯表面进行了改性，通过 Hummers PVA-GO 复合涂料并浇铸成膜，当 GO 的体积分数
法可将石墨制备成石墨烯氧化物（GO）。GO 片层具 为 0.72%时，制备的复合膜的阻隔性最好，氧气渗透
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有大量活性含氧基团，如羟基、环氧基、羰基及羧 系 数 由 2.12×10 –14 cm /(cm ·Pa·s) 降 至
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基等，因而其具有良好的水分散性以及多种化学功 2.4×10 –16 cm /(cm ·Pa·s)。这归因于 GO 纳米片在
能化位点 [51] ，使其易与有机小分子及聚合物通过共 PVA 基质中的良好分散性和定向排列以及 GO 纳米
价或非共价形式形成新型结构。GO 经过机械搅拌 片与 PVA 基质之间的强界面相互作用。CHEN 等 [41]
和超声等方法可形成单个片层，呈现二维层状结构， 在此基础上通过 PVA 溶液和 GO 分散液以不同比例共
如图 7a 所示。GO 具有改善 PVA 的机械、热和氧气 混，浇铸在 PET 基材上，然后采用等温再结晶方法制
阻隔性能的潜力，这使得 PVA-GO 在包装材料的应 备了 PVA-GO 涂层，PVA 晶体填充在 GO 片层间，连
用研究增多。PVA-GO 复合涂料一般采用共混法制 接成桥，当氧气通过涂层时，被迫遵循更长的扩散路
备，面临的挑战是如何使纳米材料在水性基质中实 径，当 GO 的体积分数为 0.07%时，PVA-GO 涂层的
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现分子水平的分散。而且在溶液浇铸过程中，分散的 OTR< 0.005 mL/(m ·d)，其阻隔示意图如图 7b 所示。