本發(fā)明涉及一種具有疏水表面的復(fù)合鋁紙和鋁塑復(fù)合膜包裝材料制備方法，屬于包裝材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

表面潤(rùn)濕性是固體表面的一項(xiàng)重要特征，通常以接觸角來表征液體對(duì)固體的潤(rùn)濕程度。固體表面與水的接觸角大于90°時(shí)稱為疏水表面，大于150°時(shí)稱為超疏水表面。疏水和超疏水表面具有防水、防霧、防雪、防污染、抗粘連、抗氧化、防腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、軍工、建筑、交通、紡織、醫(yī)療、防腐及日常生活等領(lǐng)域，因此得到了廣泛的研究，提出了很多疏水和超疏水表面的制備方法，然而，目前多數(shù)技術(shù)都存在對(duì)設(shè)備和工藝要求過高，不適合大面積疏水表面的制備等問題，限制了疏水和超疏水表面的工業(yè)化應(yīng)用。

本專利申請(qǐng)?zhí)岢鲆环N通過涂布小球，然后表面鍍鋁或復(fù)合鋁箔的辦法保護(hù)形成的微納米粗糙結(jié)構(gòu)，解決了大面積工業(yè)化制備和超疏水表面的耐久性問題。獲得的復(fù)合鋁紙和鋁塑復(fù)合膜鋁層表面的水接觸角大于140°，滾動(dòng)角小于10°，已經(jīng)接近超疏水的性能指標(biāo)，用作包裝液態(tài)或膏狀物質(zhì)時(shí)，液態(tài)或膏狀被包裝物質(zhì)幾乎不粘附鋁層面，粘附量很小。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本專利申請(qǐng)?zhí)岢鲆环N具有疏水表面的復(fù)合鋁紙和鋁塑復(fù)合膜包裝材料制備方法，具體的步驟：

步驟一，將直徑為0.01-50微米的小球均勻分散在液態(tài)膠粘劑中制備涂布液，在紙張和塑料膜表面均勻涂布一層直徑為0.01-50微米的小球，經(jīng)過干燥固化后，小球附著在紙張或塑料膜表面，形成微納米粗糙結(jié)構(gòu)表面；

步驟二，在小球?qū)颖砻嬗谜婵照翦兓虼趴貫R射方法沉積一層鋁或?qū)⒛げ呐c鋁箔復(fù)合；形成鋁紙復(fù)合紙和鋁塑復(fù)合膜；

步驟三，將獲得的復(fù)合鋁紙或鋁塑復(fù)合膜在富氧環(huán)境下放置7-10天，使鋁層應(yīng)力松弛并在表面形成致密的氧化鋁膜；

步驟四，將制備的復(fù)合鋁紙或鋁塑復(fù)合膜用作液態(tài)物質(zhì)或膏狀物質(zhì)包裝材料，液態(tài)和膏狀被包裝物質(zhì)從包裝中很容易取出，液態(tài)或膏狀被包裝物質(zhì)在鋁層上附著量很少。

圖1是本專利申請(qǐng)?zhí)岢龅膹?fù)合鋁紙和鋁塑復(fù)合膜包裝材料的結(jié)構(gòu)示意圖，1是常用紙和塑料膜，稱為基材層；2是涂布液固化后粘附小球的膠層；3是固化后形成小球?qū)樱砻婢哂形⒓{米粗糙結(jié)構(gòu)；4是鋁層，鍍鋁或與鋁箔復(fù)合后表面仍保持原來的小球形成的微納米粗糙結(jié)構(gòu)。

圖2是本專利申請(qǐng)中小球在紙張或塑料膜基材表面具有代表性的分布示意圖之一，復(fù)合鋁紙或鋁塑復(fù)合膜表面的掃描電鏡照片，5是涂布的小球密集堆。小球密集堆在基材表面隨機(jī)分布，小球密集堆與推之間的間距30-200微米。

圖3是本專利申請(qǐng)中小球在紙張或塑料膜基材表面具有代表性的分布示意圖之一，復(fù)合鋁紙或鋁塑復(fù)合膜表面的掃描電鏡照片，6是涂布的小球。小球在基材表面均勻分布，覆蓋了整個(gè)基材。

圖4是本專利申請(qǐng)中小球在紙張或塑料膜基材表面具有代表性的分布示意圖之一，復(fù)合鋁紙或鋁塑復(fù)合膜表面的掃描電鏡照片，7是涂布的小球。采用了大小不同的小球，小球覆蓋了整個(gè)基材。

圖5是本專利申請(qǐng)中納米尺寸二氧化硅小球在紙張或塑料膜基材表面具有代表性的分布示意圖之一，復(fù)合鋁紙或鋁塑復(fù)合膜表面的掃描電鏡照片，8是涂布的小球。小球覆蓋了整個(gè)基材。

在紙張和塑料膜表面均勻涂布的一層直徑為0.01-50微米的小球，小球材質(zhì)是聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯或玻璃或二氧化硅或二氧化鈦或氧化鋅或碳酸鈣或氧化鋁。

涂布后再在微小球?qū)由厦嬗谜婵照翦兓虼趴貫R射方法制備一層厚度為30至500nm之間的任一值的鋁層，或者將涂布后的微小球?qū)由厦鎻?fù)合一層厚度為0.2至1微米的鋁箔。沉積鋁層或復(fù)合鋁箔后，在鋁層表面仍然具有微納米粗糙結(jié)構(gòu)，鋁層或鋁箔保護(hù)了微小球形成的粗糙結(jié)構(gòu)不容易被破壞，從而提高了表面疏水性能的耐久性。而且，復(fù)合的鋁層進(jìn)一步提高了產(chǎn)品復(fù)合鋁紙和鋁塑復(fù)合膜對(duì)氧氣和水蒸汽的阻隔性。

紙張的材質(zhì)包括銅版紙、牛皮紙和各種卡紙、紙板；塑料膜的材質(zhì)包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、聚苯乙烯、聚乙烯醋酸乙烯酯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚四氟乙烯、聚碳酸酯。

依靠微米或納米尺寸的小球形成的粗糙結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)復(fù)合紙和復(fù)合塑料膜上鋁層表面水接觸角大于140°，水滾動(dòng)角小于10°的疏水性能。

將制備的復(fù)合鋁紙或鋁塑復(fù)合膜用作液態(tài)物質(zhì)或膏狀物質(zhì)包裝材料，液態(tài)和膏狀被包裝物質(zhì)從包裝中很容易取出，包裝材料鋁層表面附著的液態(tài)或膏狀被包裝物質(zhì)的量很少。

該方法采用涂布方式在紙張或常用塑料膜表面涂布一層小球形成微納米粗糙結(jié)構(gòu)，然后在表面沉積鋁或復(fù)合鋁箔保護(hù)形成的微納米粗糙結(jié)構(gòu)，克服了常用超疏水表面制備的工藝復(fù)雜，成本高難以工業(yè)化批量生產(chǎn)的缺陷以及表面微納米結(jié)構(gòu)在使用過程中容易被破壞而導(dǎo)致疏水性質(zhì)不能持續(xù)保持的重大應(yīng)用缺陷，將之用作液態(tài)或膏狀物質(zhì)的包裝材料克服了常用包裝材料表面粘附過多的被包裝液態(tài)或膏狀物質(zhì)的缺陷。

附圖說明

圖1是本專利申請(qǐng)?zhí)岢龅膹?fù)合鋁紙和鋁塑復(fù)合膜包裝材料的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中1是基材層，2是涂布液固化后粘附小球的膠層，3是固化后形成小球?qū)樱?是鋁層。

圖2是本專利申請(qǐng)中小球在紙張或塑料膜基材表面具有代表性的分布示意圖之一，復(fù)合鋁紙或鋁塑復(fù)合膜表面的掃描電鏡照片，圖中5是涂布的小球密集堆。

圖3是本專利申請(qǐng)中小球在紙張或塑料膜基材表面具有代表性的分布示意圖之一，復(fù)合鋁紙或鋁塑復(fù)合膜表面的掃描電鏡照片，6是涂布的小球。

圖4是本專利申請(qǐng)中小球在紙張或塑料膜基材表面具有代表性的分布示意圖之一，復(fù)合鋁紙或鋁塑復(fù)合膜表面的掃描電鏡照片，7是涂布的小球。

圖5是本專利申請(qǐng)中納米尺寸二氧化硅小球在紙張或塑料膜基材表面具有代表性的分布示意圖之一，復(fù)合鋁紙或鋁塑復(fù)合膜表面的掃描電鏡照片，8是涂布的小球。

具體實(shí)施方式

下面用具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

實(shí)施例1

用卷到卷方式在牛皮紙表面涂布一層直徑為10-30微米的聚甲基丙烯酸甲酯微球，微球在紙張表面的分布與圖2相近，固化后，在微球的表面層用真空蒸鍍方法沉積一層厚度為100nm左右的鋁層，在富氧條件下室溫放置7天后，測(cè)試復(fù)合鋁紙鋁層面的水接觸角147°，水滾動(dòng)角為5°。在復(fù)合鋁紙的紙面印刷圖文，然后分切制袋，用作粘性中藥藥膏的包裝袋，復(fù)合鋁紙的鋁層接觸中藥藥膏，取出藥膏后，包裝袋內(nèi)鋁層幾乎不粘附被包裝的粘性中藥藥膏。

實(shí)施例2

用卷到卷方式在18微米厚的聚乙烯薄膜表面涂布一層直徑為10-30微米的玻璃微球，微球在聚乙烯薄膜表面的分布與圖3相近，固化后，在微球的表面層用真空蒸鍍方法沉積一層厚度為200nm左右的鋁層，在富氧條件下室溫放置7天后，測(cè)試鋁塑復(fù)合膜鋁層面的水接觸角153°，水滾動(dòng)角為4°。在鋁塑復(fù)合膜的塑料面印刷圖文，然后分切制袋，用作牛奶的包裝袋，鋁塑復(fù)合膜的鋁層接觸牛奶，牛奶飲用完畢后，包裝袋內(nèi)鋁層幾乎不粘附被包裝的牛奶。

實(shí)施例3

用卷到卷方式在12微米厚的聚丙烯薄膜表面涂布一層直徑為10-30微米的聚甲基丙烯酸甲酯微球，微球在聚丙烯薄膜表面的分布與圖4相近，固化后，在微球的表面層用磁控濺射方法方法沉積一層厚度為150nm左右的鋁層，在富氧條件下室溫放置10天后，測(cè)試鋁塑復(fù)合膜鋁層面的水接觸角156°，水滾動(dòng)角為3°。在鋁塑復(fù)合膜的塑料面印刷圖文，然后分切制袋，用作酸奶的包裝蓋膜，鋁塑復(fù)合膜的鋁層接觸酸奶，撕開酸奶杯的蓋膜，酸奶杯蓋膜內(nèi)鋁層幾乎不粘附被包裝的酸奶。

實(shí)施例4

在白卡紙表面涂布一層直徑為10-30微米的聚苯乙烯微球，微球在紙張表面的分布與圖1相近，固化后，在微球的表面層用磁控濺射方法方法沉積一層厚度為300nm左右的鋁層，在富氧條件下室溫放置7天后，測(cè)試復(fù)合鋁紙鋁層面的水接觸角145°，水滾動(dòng)角為8°。在復(fù)合鋁紙的紙面印刷圖文，然后分切制袋，用作果汁包裝袋，復(fù)合鋁紙的鋁層接觸果汁，飲用果汁后，包裝袋內(nèi)鋁層幾乎不粘附被包裝的果汁。

實(shí)施例5

用卷到卷方式在12微米厚的聚乙烯醋酸乙烯酯薄膜表面涂布一層直徑為10-30納米的二氧化硅微球，微球在聚乙烯醋酸乙烯酯薄膜表面的分布與圖5相近，固化后，在微球的表面層用真空蒸鍍方法沉積一層厚度為100nm左右的鋁層，在富氧條件下室溫放置10天后，測(cè)試鋁塑復(fù)合膜鋁層面的水接觸角141°，水滾動(dòng)角為8°。在鋁塑復(fù)合膜的塑料面印刷圖文，然后分切制袋，用作酸奶的包裝蓋膜，鋁塑復(fù)合膜的鋁層接觸酸奶，撕開酸奶杯的蓋膜，酸奶杯蓋膜內(nèi)鋁層幾乎不粘附被包裝的酸奶。

實(shí)施例6

用卷到卷方式在12微米厚的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯薄膜表面涂布一層直徑為10-30微米的有機(jī)硅微球，微球在聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯薄膜表面的分布與圖3相近，固化后，在微球的表面層直接復(fù)合一層厚度為300nm左右的鋁箔，在富氧條件下室溫放置7天后，測(cè)試鋁塑復(fù)合膜鋁層面的水接觸角155°，水滾動(dòng)角為4°。在鋁塑復(fù)合膜的塑料面印刷圖文，然后分切制袋，用作八寶粥的包裝袋，鋁塑復(fù)合膜的鋁層接觸八寶粥，八寶粥取出后，鋁塑膜內(nèi)鋁層幾乎不粘附被包裝的八寶粥。

綜合以上的實(shí)施例，本申請(qǐng)?zhí)岢鲈诩垙埡退芰匣纳贤坎家粚有∏颍瑯?gòu)筑表面微納粗糙結(jié)構(gòu)，然后在小球?qū)颖砻嬷苽湟粚愉X層，經(jīng)過表面氧化后，保護(hù)表面微納粗糙結(jié)構(gòu)，提高表面疏水性能的耐久性，同時(shí)易于工業(yè)化大批量生產(chǎn)。以上實(shí)施例僅用于說明而非限制本專利申請(qǐng)的技術(shù)方案，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，對(duì)本專利申請(qǐng)的技術(shù)方案進(jìn)行各種變動(dòng)和等效替換，比如更換材質(zhì)，將球形納米尺寸二氧化化硅更換成二氧化鈦、氧化鋁、氧化鋅粉體，而不背離本專利申請(qǐng)技術(shù)方案的原理和范圍，均應(yīng)涵蓋在本專利申請(qǐng)權(quán)利要求的范圍之中。