双向拉伸PA-6/高岭土共混阻隔薄膜的研究

目的 为了提高双向拉伸尼龙薄膜的阻隔性能和研究拉伸对薄膜性能的影响.方法 以高岭土和尼龙-6(PA-6)为原料,通过熔融共混和双向拉伸技术,制备双向拉伸PA-6/高岭土共混阻隔薄膜.采用万能材料试验机、氧气透过测试仪、X射线衍射分析仪(XRD)和傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)等手段进行表征和分析.结果 添加高岭土的质量分数为2.0％时,聚合物薄膜纵向和横向的拉伸强度分别提升了4.9％和6.5％,断裂伸长率也分别提升了6.0％和4.2％.添加的高岭土质量分数为4.0％时,聚合物薄膜的阻隔性能提高了16.51％.随着拉伸比的增大,聚合物薄膜的弹性模量和拉伸强度变大,断裂伸长率下降,阻隔性能更佳.XRD和FT-IR结果表明,拉伸促进γ晶型转变为结构更加稳定的α晶型.结论 高岭土的加入较好地提高了聚合物薄膜的力学性能和阻隔性能.不同拉伸条件的讨论对进一步研究聚合物薄膜的拉伸机理、性能和工艺条件提供参考.     

异佛尔酮二异氰酸酯反应增容聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯/聚乳酸生物降解阻隔膜的结构与性能

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯/聚乳酸(PBAT/PLA)共混物的增容剂,通过熔融共混法制备了PBAT/PLA/IPDI共混粒子并吹制得到薄膜。采用红外光谱、扫描电镜、差示扫描量热分析、拉伸试验、热重分析和水蒸气透过率测试等研究了不同含量IPDI对共混薄膜形态结构、结晶性能、力学性能、热性能和阻隔性能的影响。结果表明,IPDI的异氰酸酯基团能与PBAT和PLA发生化学反应,分散相尺寸变小,两相界面变得模糊,有效改善了共混物的相容性。随着IPDI含量的增加,共混物中PBAT的结晶度升高,薄膜的拉伸强度逐渐增大,水蒸气阻隔性能呈现先增大后减小的趋势。当IPDI质量分数为0.5%时,PBAT/PLA/IPDI薄膜的横纵向拉伸强度相较于纯PBAT/PLA薄膜分别提升了74.2%和28.6%,断裂伸长率维持在790%和244%,水蒸气透过率降低了38.2%,表现出良好的力学和水蒸气阻隔等综合性能。     

碳酸钙高填充聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯可降解复合材料的制备及性能表征

以生物降解塑料聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯(PBAT)为基材,以50%表面改性的CaCO3为填充物制备出具有较好吹膜性能的可降解高填充复合材料。研究结果表明,随着CaCO3添加量的增加,CaCO3/PBAT复合材料的拉伸性能出现先提高后降低的趋势,而偶联剂KH560以及增溶剂ADR的使用则可以明显提高CaCO3/PBAT(50%)复合材料的拉伸性能,且在偶联剂使用量为2.0%,增容剂为1.0%时,复合材料的拉伸性能达到最佳,CaCO3/PBAT(50%)薄膜制品的横向拉伸强度可达20.10 MPa,纵向拉伸强度可达21.73 MPa,横向断裂伸长率为648%,纵向断裂伸长率为528%,熔融指数为1.58 g/10min。通过SEM对薄膜表面进行观察,发现CaCO3分布均匀,完全被PBAT浸润包覆。复合材料满足市场包装材料的力学性能要求,大幅度降低了PBAT的使用成本,具有良好的应用前景。     

PCL/PPC共混膜性能研究

目的提高聚己内酯(PCL)薄膜对氧气及水蒸汽的阻隔性。方法利用双螺杆挤出机,对PCL与聚碳酸亚丙酯(PPC)进行共混挤出制备薄膜材料,并对PCL/PPC共混膜的相容、热学、阻隔及力学等性能进行测量。结果当PPC含量较少或较多时,PCL与PPC具有一定的相容性,而在中间含量时出现了相分离;PCL/PPC薄膜对氧气的透过系数和水蒸气的透过率随着PPC含量的增加而降低;PPC的加入提高了PCL的强度及模量,在共混比例较小时,共混膜有相对较好的抗撕裂性能。结论添加适量的PPC能使PCL表现出更好的氧气和水蒸汽阻隔性及较好的力学性能。     

氧化石墨烯纳米带/TPU复合材料薄膜制备及性能表征

采用氧化法将碳纳米管纵向切割成氧化石墨烯纳米带,利用溶液成形在涂膜机上制备氧化石墨烯纳米带/TPU复合材料薄膜。FT-IR、拉曼光谱、XRD、FE-SEM、TEM等测试表明,碳纳米管成功地被纵向切割成带状结构的氧化石墨烯纳米带。力学测试表明,当氧化石墨烯纳米带用量为2%(质量分数)时,复合材料薄膜弹性模量与拉伸强度相比TPU薄膜提高了160%与123%。氧气透过率测试表明当氧化石墨烯纳米带用量为2%(质量分数)时,复合材料薄膜氧气透过率降低77%,阻隔性能明显提高。     

双向拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚己二酰间苯二胺的形态结构与阻隔及力学性能

以聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚己二酰间苯二胺(MXD6)为原料,通过熔融共混和同步双向拉伸的方法制备了双向拉伸PET/MXD6复合材料。通过扫描电子显微镜、气体渗透试验、差示扫描量热仪及力学性能测试研究了双向拉伸PET/MXD6复合材料的形态结构及其对复合材料气体阻隔性能、力学性能及结晶性能的影响。研究结果表明,通过同步双向拉伸,使MXD6在PET基体中的分散相形态由零维球形变为高长径比的二维片状,这些形态使得双向拉伸复合材料的气体阻隔性能与力学性能大幅提高,其中质量分数20%的PET/MXD6复合薄膜材料在拉伸倍率为3×3时,较纯PET相比提升了2.3倍。与此同时,断裂伸长率与拉伸强度也大幅提高,最大增幅分别达到10.6倍和3.1倍。     

PPC表面沉积SiOx工艺与其包装性能研究

目的提高聚碳酸亚丙酯(PPC)薄膜的阻隔性。方法采用等离子体增强化学气相沉积法在PPC薄膜表面上沉积SiOx层,并以阻氧性能为工艺评估指标。结果采用等离子体增强化学气相沉积法可以在PPC薄膜表面沉积SiOx层,最佳工艺条件为沉积功率150 W、六甲基硅氧烷流量为6 m L/min,氧化流量为12 m L/min、沉积时间60 min,通过沉积SiOx层,PPC薄膜的阻氧性能得到了有效的提高。结论采用等离子化学气相沉积法在PPC薄膜上沉积SiOx层可明显提高对氧气、水蒸气和紫外线的阻隔性能,并保持原有韧性。     

PLA与NCW复合包装薄膜的形貌与性能研究

为了改善生物可降解包装膜聚乳酸(PLA)的脆性,提高其阻隔性能,制备PLA/纳米微晶纤维素晶须(NCW)复合包装薄膜。采用流延法制备不同配比的PLA/NCW可降解复合包装薄膜,研究复合薄膜的表面形貌、力学性能和阻隔性能等。通过原子力显微镜测试(AFM)可看出NCW在PLA基中的分散情况随着NCW含量的增加而变得不均匀,导致膜表面变得粗糙。力学性能测试表明,当NCW含量为1wt%时,复合薄膜的拉伸强度、断裂伸长率、拉伸模量达到最大值。通过阻隔性能测试发现,随着NCW的加入,复合薄膜的水蒸气和氧气渗透性降低。透光度测试结果说明,加入NCW使复合薄膜的透光率减低。PLA/NCW可降解复合薄膜最佳配比为1wt%。     

聚丙烯/蒙脱土和聚丙烯/石墨烯交替多层材料的结构与气体阻隔性能

利用微层共挤出设备制备了蒙脱土填充聚丙烯和石墨烯填充聚丙烯的交替多层结构,构筑出连续的交替气体阻隔层,通过偏光显微镜、差示扫描量热仪、万能拉伸机以及压差法气体渗透仪测试研究了交替多层复合材料与普通共混材料的结构与性能的关系。结果表明,随着层数的增加,交替多层复合材料的氧气渗透系数在40℃时有了明显的下降,下降了19倍之多,气体阻隔性能显著提高,拉伸强度也有明显的提升,提高了12.3%。     

细菌纤维素增强聚羟基丁酸酯复合材料的制备及性能

利用细菌纤维素(BC)作为增强材料,采用溶液浸渍法制备了细菌纤维素/聚羟基丁酸酯(PHB)复合材料,并利用红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)及力学性能测试对细菌纤维素/聚羟基丁酸酯复合材料的特征进行了研究。结果表明,PHB可以较好地渗透进入BC三维骨架中形成复合材料;在复合材料中PHB和BC的结晶特征均没有发生根本改变,只是随着PHB含量的增加,其特征衍射峰强度变大、半峰宽变小;力学性能测试显示BC能够有效增强PHB的力学性能,复合材料的断裂强度可达91MPa,断裂伸长率为7.9%,冲击强度为47.8 J/m2,较纯PHB分别提高了310%、75%和140%,其杨氏模量约为1.18 GPa,提高了约100%。由于PHB和BC均是生物材料,这种复合材料在骨组织工程中有望获得应用。     

聚丙烯腈基预氧丝毡复合材料的力学性能研究

为了制备拉伸和弯曲性能良好的聚丙烯腈基预氧丝毡/环氧树脂复合材料,研究了聚丙烯腈基预氧丝毡含量和固化温度对复合材料拉伸和弯曲性能的影响,优化出力学性能最佳的聚丙烯腈基预氧丝毡/环氧树脂复合材料制备方法,并拍摄了复合材料拉伸断口的SEM图像.研究表明:当聚丙烯腈基预氧丝毡含量为15%时,其纵向和横向的拉伸断裂载荷达到最大值,分别为1 643.73和1 235.72 MPa;同时纵向和横向弯曲强度也达到最大值,分别为64.39和53.06 MPa;复合材料的SEM图像显示,纵向拉伸断口处有少量裸露纤维,其分布方向与针刺毡铺网方向一致.     

单轴拉伸PLLA/PBS共混薄膜的包装特性研究

目的提高聚乳酸(PLLA)的韧性、强度及阻氧性能。方法采用双螺杆挤出流延线制备单轴拉伸PLLA/聚丁二酸丁二醇酯(PLLA/PBS)共混薄膜,用万能拉伸试验机、差示扫描量热分析仪(DSC)和透氧仪,对不同拉伸比例的PLLA/PBS共混薄膜的力学性能、热学性能和阻氧性进行了评估。结果随着拉伸比例的增大,PLLA/PBS共混薄膜屈服强度和弹性模量增大,断裂伸长率呈先增大后降低的趋势。随拉伸比例的增大,PLLA/PBS共混薄膜结晶速率明显提高,其阻氧性也得到一定的改善。结论通过单轴拉伸和与PBS共混提高了PLLA的韧性和强度,中等拉伸比例的PLLA/PBS共混薄膜的阻氧性相对较好。     

纵向拉伸对尼龙帘线-橡胶复合材料横向拉伸力学性能影响的实验研究

采用十字形试件,在双轴拉伸条件下研究了尼龙帘线-橡胶复合材料单层板纵向定载荷对横向力学性能的影响和横向定载荷对纵向力学性能的影响。实验结果表明:纵向拉伸载荷对尼龙帘线-橡胶复合材料的横向拉伸力学性能有很大的影响。随着纵向拉伸载荷的增加,横向应力应变关系发生了很大的变化;横向拉伸强度先上升然后又下降;而其断裂变形和变形能却逐渐减小。横向拉伸载荷对尼龙帘线-橡胶复合材料的纵向拉伸力学性能影响却很小。这可能与材料纵向和横线拉伸性能差异太大有关。     

纤维素增强壳聚糖/普鲁兰多糖包装材料的研究

目的研究纤维素增强壳聚糖/普鲁兰多糖包装材料的制备及性能改善。方法采用溶液流延的方法,在壳聚糖和普鲁兰多糖溶液中,加入不同比例的微晶纤维素用于增强复合薄膜的力学、阻氧及阻湿性能。通过电子显微镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)等手段对复合膜进行结构表征,并对复合材料的阻隔性能、拉伸性能进行测试。结果经过微晶纤维素增强的复合薄膜的拉伸强度以及断裂伸长率得到了很好的增强,阻隔性能也得到了提高。结论微晶纤维素对于PET/壳聚糖/普鲁兰多糖复合包装薄膜具有较好的增强效果。     

聚乳酸单轴拉伸膜的包装特性研究

目的研究了不同拉伸比的PLLA薄膜的热学性能、阻隔性能和热收缩性能。方法采用双螺杆挤流延试验机单轴拉伸制备了不同拉伸比的PLLA热收缩膜和定向拉伸膜,采用差示扫描量热分析仪(DSC)、透湿仪和透氧仪对不同拉伸比的PLLA薄膜的热学性能和阻隔性能进行了评估,并对PLLA膜的热收缩性进行了测定。结果热收缩膜的拉伸比由1增大到6.5时,PLLA的结晶度由0.2%增加到41.8%,结晶速率明显提高,阻隔性得到了一定的改善。随着拉伸比例的增大,热收缩率随之增大。定向拉伸膜的结晶度得到了大幅度提高,其阻隔性也得到了改善,但不呈现热收缩性。结论通过单轴拉伸可以有效地提高PLLA薄膜的结晶速率和结晶度,经过中等拉伸比例的PLLA薄膜,其阻湿阻氧能力相对较强。     

氧化石墨烯纳米带与氧化石墨烯增强热塑性聚氨酯薄膜的制备及性能

利用纵向裂解多壁碳纳米管制备了氧化石墨烯纳米带,并采用溶液成型的方法制得氧化石墨烯纳米带-氧化石墨烯(GONRs-GO)/热塑性聚氨酯(TPU)复合材料薄膜。场发射扫描电镜和X射线衍射分析结果显示,GONRs与GO间相互剥离并均匀地分散在TPU基体中;氧气透过率(OTR)和力学性能测试表明,GONRs和GO具有协同增强TPU复合材料薄膜的阻隔和力学性能的作用。当GONRs和GO在TPU中添加量均为1.5%(质量分数)时,GONRs-GO/TPU复合材料薄膜的阻隔和力学性能达到最佳。相比于纯TPU薄膜,该GONRs-GO/TPU复合材料薄膜的OTR降低了83.94%,拉伸断裂强度、屈服强度、扯断伸长率则分别提高了59.28%,59.54%和15.0%。     

双向拉伸工艺对PLA薄膜结晶、力学、阻隔及光学性能的影响

研究不同拉伸工艺对双向拉伸聚乳酸（BOPLA）薄膜的晶体结构及宏观性能的影响。采用挤出流延工艺制备PLA预制膜,在双向拉伸试验机上制备了不同拉伸工艺下的BOPLA薄膜,研究了薄膜的结晶、力学、阻隔及光学性能。结果表明,随着拉伸比的增大,拉伸诱导PLA薄膜结晶,相对结晶度提高至37.84%,较1×1（未拉伸）的BOPLA薄膜提高了近3倍,玻璃化转变温度（Tg）提高至65.32 ℃。沿纵向（MD）、横向（TD）的抗拉强度得到提升,分别达到84.47, 93.44 MPa,而断后伸长率在拉伸比为2×2时达到最大值,分别为39.81%、42.29%。拉伸温度的升高,导致分子链热运动加快,链段向晶核扩散和堆砌速度提高,结晶速率加快,从而相对结晶度提高,提升至48.99%,且热诱导结晶促进了更加完善的晶型（α晶型）的生成。拉伸温度升高有利于提高双向拉伸PLA薄膜的氧气阻隔性能,130 ℃时氧气透过系数下降至8.61×10-16 cm3·cm/（cm2·s·Pa）,相比80 ℃拉伸温度下降了59.7%,但抗拉强度、断后伸长率都呈下降趋势。这是因为快速的链松弛会促使分子链解取向,限制应变诱导结晶,破坏分子链的缠结网络。拉伸速率的增加,增强了非晶链的取向和结晶。当拉伸速率为600%/s时,薄膜沿MD方向的断后伸长率得到大幅提升,能提升至37.62%。     

3D氧化石墨烯纳米带-碳纳米管/TPU复合材料薄膜的制备与性能

利用溶液成型法制得3D功能化氧化石墨烯纳米带-碳纳米管(pGONRs-CNTs)/热塑性聚氨酯(TPU)复合材料薄膜。采用FTIR,XRD,XPS和TEM对所得pGONRs-CNTs的结构及性能进行表征,并结合所得TPU复合材料薄膜的氧气透过率和拉伸性能测试以及表面形貌观察,研究GONRs与CNTs的协同作用以及不同含量pGONRs-CNTs对TPU复合材料薄膜阻隔和力学性能的影响。结果表明:pGONRs-CNTs复合体具有独特的3D交织状结构,其中GONRs间通过CNTs链接,二者间较强的π-π键使得这种结合形态牢固紧密,同时CNTs的存在也起到支撑骨架的作用,防止GONRs的滑移与团聚;通过异氰酸苯酯的改性处理,pGONRs-CNTs复合体的亲油性得到明显提高,同时较为庞大的异氰酸根的引入,使得GONR-GONR间的层间距得到了进一步的提高,更有利于其在聚合物基体中实现均匀分散。当pGONRs-CNTs质量分数为0.5%时,pGONRs-CNTs/TPU复合材料薄膜的氧气透过率和拉伸强度相比纯TPU薄膜分别降低了63.08%和提高了46.55%,阻隔性能和力学性能均得到显著改善。     

硅溶胶改性处理对碳纤维/环氧树脂复合材料拉伸性能的影响

用溶胶-凝胶法制备硅溶胶对碳纤维进行表面改性,观测了环氧树脂液滴在单向排列碳纤维集束表面的铺展过程;以环氧树脂为基体制备单向排列的碳纤维/环氧树脂复合材料,研究了硅溶胶改性处理碳纤维对其拉伸性能的影响。结果表明:碳纤维经过硅溶胶改性处理后,Si—o—Si,-NH₂等极性官能团的引入改善了环氧树脂对其的浸润性能,从而改善了碳纤维与环氧树脂间的界面粘结性能,使碳纤维/环氧树脂复合材料的横向拉伸强度显著改善,但纵向拉伸强度影响不大;与未经过表面处理的复合材料相比,经过硅溶胶改性处理的碳纤维/环氧树脂复合材料其横向拉伸强度提高了62.74%;与用硝酸处理的碳纤维制备的复合材料相比,用硝酸处理后再用硅溶胶处理的碳纤维所制备的复合材料,其横向拉伸强度提高了35.27%。     

GTA改性的PLA/PHB复合包装膜性能研究

目的研究三乙酸甘油脂(GTA)对PLA/PHB包装膜性能的影响。通过添加GTA提高PLA与PHB的相容性,改善包装膜的力学和透湿透氧性能。方法以GTA为增塑剂,聚乳酸(PLA)和聚β-羟基丁酸酯(PHB)为原料,利用熔融共混吹膜的方法制备PLA/PHB复合膜,通过对复合材料的DSC测试,以及透湿透氧性能、力学性能和红外光谱分析,研究GTA质量分数不同时对复合材料的拉伸性能、断裂伸长率、透湿透氧性能和相容性的影响。结果随着GTA含量的增加,薄膜拉伸强度整体呈下降趋势,同时断裂伸长率不断增大。当GTA质量分数大于4%时,拉伸强度急剧下降,断裂伸长率由原先的快速增长变为缓慢增长。透湿性能随GTA质量分数的增加先不断增大后减小,透氧性能增长不明显。通过DSC图结合包装膜断面结构微观图发现,GTA的加入减弱了聚合物分子链段之间的作用力,促进了链段的运动,使得薄膜断面上的微孔消失,形成层状结构。结论 GTA的加入改善了PLA和PHB的相容性,并且在GTA质量分数为4%时,复合包装膜既具有较好的拉伸性能和断裂伸长率,还具有较好的透湿透氧性能。