本發(fā)明屬于高分子復(fù)合材料，具體涉及一種抗菌性復(fù)合鋁箔材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、鋁箔復(fù)合材料是一種由鋁箔與其他材料復(fù)合而成的新型材料，其制備工藝主要包括鋁箔與其他材料的復(fù)合、成型和表面處理等步驟。首先，選用適當(dāng)厚度的鋁箔與其他材料進(jìn)行復(fù)合，常見的材料有聚乙烯、聚丙烯、聚酯薄膜等；然后，利用成型工藝將復(fù)合材料制成所需的形狀，如卷材、片材等；最后，對(duì)復(fù)合材料表面進(jìn)行處理，提高鋁箔復(fù)合材料的使用性能。鋁箔復(fù)合材料具有輕質(zhì)、耐腐蝕、導(dǎo)熱性好等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于包裝、建筑材料、電子產(chǎn)品等領(lǐng)域。

2、申請(qǐng)?zhí)枮閏n201910525979.7的專利提供了一種復(fù)合材料及其制備方法，將防紫外層、纖維織物層、鋁箔、聚酯薄膜和氣相防銹薄膜層疊復(fù)合而制成復(fù)合材料，以外表面涂覆紫外反射涂層的纖維織物層作為外護(hù)層，保證材料柔韌性的同時(shí)提高復(fù)合材料的耐撕裂耐穿刺強(qiáng)度，提升復(fù)合材料的耐光老化性能；再?gòu)?fù)合鋁箔和氣相防銹薄膜，顯著提升復(fù)合材料的阻隔性能和防腐防銹能力，該發(fā)明通過(guò)多層材料協(xié)同作用使得復(fù)合材料具有優(yōu)異的阻隔、防紫外和防腐防銹等性能，且其制備工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)周期短、質(zhì)量便于控制；申請(qǐng)?zhí)枮閏n201711055073.0的專利提供了一種鋁箔基復(fù)合包裝材料，包括由內(nèi)至外的熱封層、第一石墨烯層、鋁箔層、第二石墨烯層、第一粘結(jié)層、牛皮紙層、第二粘結(jié)層、薄膜層和印刷層，該發(fā)明所提供的鋁箔基復(fù)合包裝材料具有良好的抗撕裂性能、密封性能、耐酸堿性能，且重金屬析出量在食品安全范圍，可廣泛應(yīng)用于食品包裝領(lǐng)域；鋁箔復(fù)合材料因其優(yōu)良的特性，廣泛用于香煙、藥品、家庭日用品等領(lǐng)域，近年來(lái)，人們對(duì)健康和生活質(zhì)量的關(guān)注度不斷提高，導(dǎo)致現(xiàn)有的鋁箔復(fù)合材料的抗菌性能難以滿足使用者的需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種抗菌性復(fù)合鋁箔材料及其制備方法。本發(fā)明依次利用環(huán)氧開環(huán)反應(yīng)、酯化反應(yīng)、季銨化反應(yīng)、水解聚合反應(yīng)制備得到改性粘結(jié)劑，該改性粘結(jié)劑具有優(yōu)異的抗菌性能和阻燃性能，將其用于基材層、鋁箔層、防護(hù)層的熱壓粘合時(shí)還表現(xiàn)出優(yōu)異的粘結(jié)性能；本發(fā)明還利用改性粘結(jié)劑對(duì)聚酯材料進(jìn)行改性，并利用改性的聚酯材料制得防護(hù)層。本發(fā)明提供的多層復(fù)合鋁箔材料綜合性能優(yōu)異，能夠滿足使用者的需要。

2、本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采取的技術(shù)方案為：

3、一種抗菌性復(fù)合鋁箔材料，包括自下而上依次設(shè)置的基材層、鋁箔層、防護(hù)層，所述基材層與鋁箔層、鋁箔層與防護(hù)層之間均設(shè)置有粘結(jié)層，所述粘結(jié)層采用改性粘結(jié)劑；

4、所述改性粘結(jié)劑的制備方法為：

5、步驟s1、向反應(yīng)器中加入環(huán)己胺基甲基三乙氧基硅烷、n,n-二甲基乙酰胺，在攪拌條件下升高溫度至70-80℃，再依次加入n,n-二甲基環(huán)己胺、丙基環(huán)氧乙烷，反應(yīng)5-8h，冷卻至室溫，經(jīng)過(guò)濾后除去溶劑、干燥，得到產(chǎn)物1；

6、步驟s2、在氮?dú)獗Ｗo(hù)氣氛下，向反應(yīng)器中加入步驟s1所得產(chǎn)物1、n,n-二甲基乙酰胺，在攪拌條件下升高溫度至80-90℃，然后滴加氯磷酸二正丙基酯，于1-2h內(nèi)滴加完畢，繼續(xù)攪拌反應(yīng)1-3h，冷卻至室溫，經(jīng)過(guò)濾后除去溶劑、干燥，得到產(chǎn)物2；

7、步驟s3、在氮?dú)獗Ｗo(hù)氣氛下，向反應(yīng)器中加入步驟s2所得產(chǎn)物2、2-甲基四氫呋喃，在攪拌條件下升高溫度至65-75℃，再依次加入碘化鉀、1-氯丙烷，反應(yīng)15-20h，冷卻至室溫，經(jīng)過(guò)濾后除去溶劑，經(jīng)萃取、濃縮、干燥，得到改性劑；

8、步驟s4、在室溫?cái)嚢钘l件下，將正硅酸乙酯加入到無(wú)水乙醇中，反應(yīng)5-15min，再加入步驟s3所得改性劑，繼續(xù)反應(yīng)5-15min，然后加入去離子水，調(diào)節(jié)ph值為4-5，升高溫度至40-50℃，繼續(xù)反應(yīng)1-2h，冷卻至室溫后靜置，得到改性粘結(jié)劑；

9、其中，改性劑的合成路線如下：

10、；

11、；

12、。

13、硅溶膠是一種微納米級(jí)的無(wú)機(jī)材料，是一種非晶體結(jié)構(gòu)，由納米級(jí)的二氧化硅聚合成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)而成。硅溶膠中的si-o鍵和h2o鍵形成了極為特殊的表面活性化學(xué)特性，該表面活性化學(xué)特性使得硅溶膠具有良好的粘結(jié)性能。硅溶膠表面帶有大量的活性羥基（si-oh），這些羥基可以形成強(qiáng)的氫鍵吸附力，在一定條件下，硅溶膠可以牢固地與其他物質(zhì)粘結(jié)在一起。硅溶膠中sio2粒子具有較大的比表面積，同時(shí)其表面存在大量的極性羥基基團(tuán)，親水性強(qiáng)，眾多的顆粒相互連結(jié)成鏈狀，彼此間又以氫鍵相互作用，形成由聚集體組成的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其分子間作用力較強(qiáng)，分散均勻性較差，因此很難有效發(fā)揮顆粒的納米效應(yīng)。本發(fā)明以環(huán)己胺基甲基三乙氧基硅烷、丙基環(huán)氧乙烷為原料，在n,n-二甲基環(huán)己胺作用下發(fā)生環(huán)氧開環(huán)反應(yīng)，得到產(chǎn)物1；產(chǎn)物1進(jìn)一步與氯磷酸二正丙基酯發(fā)生酯化反應(yīng)，得到產(chǎn)物2；在碘化鉀作用下，產(chǎn)物2與1-氯丙烷發(fā)生季銨化反應(yīng)，得到改性劑；最后，通過(guò)改性劑對(duì)正硅酸乙酯水解產(chǎn)物硅溶膠進(jìn)行改性，利用水解、聚合作用，在硅溶膠固體顆粒表面引入多種有機(jī)基團(tuán)，得到改性粘結(jié)劑。有機(jī)基團(tuán)的引入改善了粘結(jié)劑在有機(jī)聚合物體系中的分散性和相容性，提高了復(fù)合材料的抗菌性能、力學(xué)性能、阻燃性能和防水性能。

14、為了得到改性粘結(jié)劑，并對(duì)其進(jìn)行功能化定向修飾，步驟s1中所述環(huán)己胺基甲基三乙氧基硅烷、n,n-二甲基環(huán)己胺、丙基環(huán)氧乙烷的物質(zhì)的量比為1:0.03-0.05:0.9-1.1，所述環(huán)己胺基甲基三乙氧基硅烷、n,n-二甲基乙酰胺的質(zhì)量體積比為0.1-0.2g/ml；步驟s2中所述產(chǎn)物1、氯磷酸二正丙基酯的物質(zhì)的量比為1.4:0.8-1.2，所述產(chǎn)物1、n,n-二甲基乙酰胺的質(zhì)量體積比為0.17-0.24g/ml；步驟s3中所述產(chǎn)物2、碘化鉀、1-氯丙烷的物質(zhì)的量比為1.1:0.1-0.2:0.9-1.1，所述產(chǎn)物2、2-甲基四氫呋喃的質(zhì)量體積比為0.08-0.16g/ml；步驟s4中所述正硅酸乙酯、無(wú)水乙醇、去離子水的體積比為40:70-90:15-25，改性劑、去離子水的質(zhì)量體積比為0.3-0.5g/ml。

15、進(jìn)一步，所述基材層為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯膜層，基材層的厚度為20-40μm；所述鋁箔層的厚度為5-20μm；所述基材層與鋁箔層、鋁箔層與防護(hù)層之間粘結(jié)層的厚度均為10-15μm；所述防護(hù)層為改性聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯膜層，防護(hù)層的厚度為40-80μm，所述改性聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯膜的制備方法為：將聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯與改性粘結(jié)劑混合均勻，投入螺桿擠出機(jī)中擠出，然后通過(guò)吹塑機(jī)吹塑成型，牽引，收卷，即得，其中聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、改性粘結(jié)劑的質(zhì)量比為100:3-5。

16、本發(fā)明還提供了一種抗菌性復(fù)合鋁箔材料的制備方法，包括以下步驟：利用改性粘結(jié)劑將基材層、鋁箔層、防護(hù)層依次進(jìn)行熱壓粘合，自然固化，即得；其中，所述熱壓粘合的溫度為90-110℃，壓力為0.1mpa，時(shí)間為40-60s。

17、本發(fā)明具有如下有益效果：

18、本發(fā)明利用多步化學(xué)反應(yīng)制備得到改性粘結(jié)劑，在硅溶膠固體顆粒表面引入磷酸酯、季銨鹽和硅氧烷。磷酸酯結(jié)構(gòu)可通過(guò)促進(jìn)聚合物形成炭層、釋放po·自由基捕獲燃燒產(chǎn)生的自由基、形成覆蓋層隔絕氧氣、產(chǎn)生難燃性氣體等多種機(jī)制共同作用，使復(fù)合材料具有良好的阻燃性能；季銨鹽結(jié)構(gòu)可通過(guò)破壞細(xì)胞膜、抑制酶的活性和破壞核酸來(lái)殺菌，且對(duì)于廣譜的細(xì)菌、真菌和一些病毒都具有殺滅作用，進(jìn)而賦予復(fù)合材料優(yōu)異的抗菌性能；硅氧烷引入不僅能夠在固化過(guò)程中形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)硅溶膠的粘結(jié)性能和機(jī)械性能，還能夠滲透到高分子材料的微觀孔隙中，形成完整、緊密的防水膜，從而提高復(fù)合材料的防水性能；此外，改性粘結(jié)劑結(jié)構(gòu)中多種有機(jī)基團(tuán)的引入還能夠顯著改善硅溶膠固體顆粒在聚酯材料中的分散性和相容性，有效發(fā)揮納米顆粒的增強(qiáng)作用，改性粘結(jié)劑與聚酯材料相互作用，形成的結(jié)構(gòu)更加緊密，明顯改善了復(fù)合材料的力學(xué)性能；改性粘結(jié)劑分子結(jié)構(gòu)中既含有有機(jī)基團(tuán)，又含有無(wú)機(jī)結(jié)構(gòu)，這種特殊的組成和分子結(jié)構(gòu)使其兼具有機(jī)物的特性與無(wú)機(jī)物的功能，能夠充分發(fā)揮粘結(jié)作用，顯著提高基材層與鋁箔層、鋁箔層與防護(hù)層的層間剝離強(qiáng)度。

19、本發(fā)明提供的復(fù)合鋁箔材料具有優(yōu)異的抗菌性能、拉伸強(qiáng)度、剝離強(qiáng)度、阻燃性能和防水性能，同時(shí)還保持了良好的斷裂伸長(zhǎng)率。