熔融共混制备聚己内酯基水蒸气阻隔材料及其阻隔性能EI北大核心CSCD

通过熔融共混制备了具备高水蒸气阻隔性能的可生物降解聚己内酯/三硬脂酸甘油酯(PCL/C18)复合材料。在相对湿度为90%RH时,添加30%的C18使复合材料的水蒸气渗透率由1.80^(-13)g·cm/(cm^2·s·Pa)(纯PCL)降低至0.58^(-13)g·cm/(cm^2·s·Pa),降低幅度达67.8%。结构分析表明,C18呈球状均匀分布在PCL基体中,并能大幅增加共混物的亲水接触角,既能有效构筑复合材料疏水性表面,又可增加水蒸气在材料中的扩散路径,获得阻隔性能优良的PCL/C18体型阻隔材料。该方法通过简单的一次熔融加工制备了具有高水蒸气阻隔性能且力学性能良好的材料,具有潜在应用价值。     

沸石填充改性聚乳酸基薄膜的阻隔性能

目的 研究沸石粉末作为填充剂对聚乳酸(PLA)薄膜阻隔性能的影响.方法 选用环氧大豆油为增塑剂,提高材料的柔韧性,通过熔融共混将质量分数分别为2％,4％,6％,8％,10％的沸石粉末与PLA共混,测试沸石/PLA吹塑薄膜阻隔性能的变化.结果 与纯PLA材料相比,随着沸石含量的增加,改性后的PLA材料透明度降低、雾度升高、透湿透氧性能先增强后减弱;当沸石质量分数为8％时,复合材料的阻隔性能最强,氧气透过系数、二氧化碳透过系数和水蒸气透过系数达到最低,分别为0.59×10?8 cm3?cm/(cm2?s?Pa),1.95×10?8 cm3?cm/(cm2?s?Pa)和2.79×10?7 g?m/(m2?h?Pa),较纯PLA分别降低了11.94％,8.45％,21.63％.结论 采用沸石改性PLA薄膜时,由于内部沸石分子的存在,当沸石添加超过一定量,其形成的空间结构使气体(氧气、二氧化碳和水蒸气)扩散难度增加,与纯PLA薄膜相比,阻气阻湿(阻隔)效果优良.     

PCL/PLLA共混体系的微相分离结构调控及力学性能和气体水蒸气阻隔性能

采用熔融共混法制备了不同聚乳酸(PLLA)组分的聚己内酯/聚乳酸(PCL/PLLA)非均相共混薄膜,研究了其力学性能、气体和水蒸气阻隔性能,并探讨了共混物相结构与各阻隔性能之间的关系。结果表明,不同PLLA共混比例的PCL/PLLA共混膜形成了具有不同相分离结构的非均相体系。当PLLA共混比例高于50%时,共混薄膜体系的相分离结构和相容性得到改善,共混膜的拉伸强度和弹性模量大幅度增加,同时保持了较高的断裂伸长率,而气体和水蒸气透过性却明显降低。相比于纯PCL,PCL/PLLA(75)共混膜的拉伸强度和弹性模量分别达到68.1 MPa和1136.4 MPa,较PCL分别增加了166%和289%;5℃时,PCL/PLLA(75)共混膜的O_2和CO_2透过系数分别降低了70%和87%;此外,在室温条件下,PCL/PLLA(75)共混膜的水蒸气透过系数降低了31%。     

热处理过程对PLA薄膜阻隔性能的影响

目的研究不同热处理对PLA薄膜阻隔性能的影响。方法对用PLA和PE薄膜包装好的食品模拟物进行不同的热处理,分析热处理后PLA和PE薄膜氧气透过量、吸水能力、水分透过量的变化。结果热处理前的PLA和PE薄膜的氧气透过量分别为3737.27和1469.54 cm3/(m2·d·Pa),热处理后因PLA和PE薄膜出现缺陷,在透气性测试仪中测量不出数据。PLA薄膜的水分透过量在80~124g·cm/(cm2·s·Pa)之间,PE薄膜的水分透过量在4.9~29.6 g·cm/(cm2·s·Pa)之间。在蒸煮加热时,当储存时间为3周时,PLA的拉伸强度、透湿量、吸水率都会减小。结论传统的蒸煮加热消毒对PLA的阻隔性能影响最大,不适用于需要蒸煮消毒的食品包装材料。在预测食品货架期时,不应忽视消毒方式对包装材料性能产生的影响。     

生物可降解PLA/PCL共混包装薄膜的结构与阻隔性能研究

为了改善包装用聚乳酸(PLA)薄膜的韧性,本文选用生物可降解高分子材料聚己内酯(PCL)与其进行共混,并加入柠檬酸三丁酯(TBC)对这两组分进行增容。通过溶液铸涂法制备不同配比的PLA/PCL共混包装薄膜,研究了PCL的加入对PLA薄膜的结构及性能的影响。X射线衍射仪(XRD)测试结果表明,随着PCL的加入,可以提高PLA/PCL共混包装薄膜的相对结晶度。热重分析法(TG)测试表明,PCL的加入使PLA的起始分解温度降低,但是其终止分解温度有所升高。通过对共混薄膜的阻隔性能测试可知,PCL的加入,使共混薄膜的水蒸气和氧气的渗透性降低,其阻隔性能得到改善。从光学性能测试中发现,增加PCL的含量使共混薄膜的透光率降低。     

功能氧化石墨烯/热塑性聚氨酯复合材料薄膜的制备及阻隔性能

为了提高热塑性聚氨酯(TPU)的阻隔性能,首先,采用溶液成型的方法在涂膜机上制备了功能氧化石墨烯(IP-GO)/TPU复合材料薄膜。然后,利用FTIR、XPS、XRD、FE-SEM、原子力显微镜和氧气透过仪对IP-GO/TPU复合材料的形貌和性能进行了表征。结果表明:IP-GO层间距相对原始鳞片石墨的增加了0.696nm,片层的厚度为1.2nm左右。IP-GO以褶皱层状的形式均匀分散在TPU基体中,并且包覆在复合材料薄膜断口表面。当IP-GO含量为3wt%时,IP-GO/TPU复合材料薄膜的氧气透过率为84.325cm3/(m2·d·Pa),相比纯TPU薄膜的280.973cm3/(m2·d·Pa)下降了70%,阻隔性能明显提高。研究解决了TPU薄膜阻隔性能不佳的问题,为高阻隔聚合物的制备提供了一种思路和方法。     

纳米银-聚乙烯复合薄膜的制备及表征

目的探究以熔融共混方式制备的纳米银复合膜的性能。方法采取熔融共混,吹塑成膜方式制备含不同添加剂的纳米银-聚乙烯复合包装薄膜。使用扫描电镜表征纳米银粉末和纳米银-聚乙烯复合膜内银的粒径大小,并用傅里叶变换红外光谱对复合膜的化学键进行表征。探究纳米银以熔融共混的方式复合到聚乙烯内后,对薄膜颜色、透光性、氧气透过率、水蒸气透过率的影响。结果纳米银粉末和复合膜内的银均含不同粒径,纳米银的加入未产生明显的新化学键,薄膜的透光率降低了3.9%~12.2%,氧气透过率提高了6.56~117.17 cm~3/(m~2·d·(0.1 MPa)),水蒸气透过率提高了0.038~1.791 g/(m~2·d)。结论以熔融共混方式制备的纳米银-聚乙烯复合膜透光率下降,氧气透过率和水蒸气透过率得到提高,未形成明显的新化学键。     

聚丙烯/聚丙烯-石墨烯交替多层复合材料的结构及气体阻隔性能

利用多层共挤出技术制备了具有规整的交替层状结构的聚丙烯/聚丙烯-石墨烯(PP/PP-GR)交替多层复合材料,通过光学显微镜、扫描电子显微镜、气体渗透实验、力学性能测试研究了PP/PP-GR交替多层复合材料的结构与性能的关系。结果表明,分层叠加单元对复合材料施加的使熔体变宽变薄的"类双向拉伸"作用促进了石墨烯在PP中的分散、剥离和取向,从而使PP/PP-GR交替多层复合材料在低GR含量(体积分数0.082%)下同时具有高气体阻隔性(氧气渗透系数为1.01×10~(-15) cm~3·cm/(cm~2·s·Pa))和高断裂伸长率(1080.1%)。     

微晶纤维素改性对聚乙烯醇薄膜性能的影响

目的研究不同添加量的微晶纤维素(MCC)对聚乙烯醇(PVA)薄膜性能的影响。方法通过共混溶液流延法制备得到MCC质量分数不同(0%,1%,2%,3%,4%)的PVA薄膜,测定分析MCC含量不同对PVA薄膜的颜色、光学性能、力学性能、阻隔性能、热稳定性和表面微观形态的影响。结果随着MCC含量的增加,PVA薄膜的透光率和断裂伸长率显著降低,雾度和抗拉强度显著增加,与纯PVA薄膜相比,MCC质量分数为4%的PVA薄膜的抗拉强度增加了64.8%,断裂伸长率降低了14.7%,水蒸气透过系数显著降低。当MCC质量分数从0%增加到3%时,薄膜的氧气透过系数由2.145×10~(-16) cm~3·cm/(cm~2·s·Pa)降低到1.393×10~(-16) cm~3·cm/(cm~2·s·Pa),但当MCC质量分数为4%时,薄膜的氧气透过系数略有增加。MCC的加入使得薄膜的热稳定性提高,初始分解温度略有升高,当MCC质量分数为4%时,薄膜表面和横截断面局部区域可以观察到少量的大颗粒出现团聚现象。结论 MCC的加入提高了PVA薄膜的力学性能、疏水性、阻隔性、热稳定性,控制好其加入量可以有效改善PVA薄膜的性能。     

普鲁兰多糖的添加对可食性复合蛋白膜的改性研究

添加不同比例的普鲁兰多糖(PUL)对乳清分离蛋白-酪蛋白酸钠-甘油(WPI-NaCas-GLY)复合蛋白薄膜进行改性,研究了PUL的添加对蛋白基薄膜力学性能、光学性能、氧气渗透率、水蒸气渗透系数和水溶性的影响。实验结果显示,相较于WPI-NaCas-GLY复合蛋白膜,添加了PUL的蛋白基薄膜的拉伸强度下降,而断裂伸长率增加至208.26%,透光率提升了约11%,雾度降低了约6%,氧气渗透率下降至原来的1/6左右,水溶性有轻微变化。当PUL添加的体积分数达到66%时,复合薄膜的水蒸气渗透系数降低至2.57×10~(-13)g·cm/(cm~2·s·Pa),氧气渗透率下降至0.16 cm~3/(m~2·d)。由此推论,PUL具有改善蛋白基薄膜力学性能、光学性能以及阻隔性的功能。     

高强度高气体阻隔性羧甲基纤维素钠/蒙脱土复合材料制备及性能研究

将蒙脱土(MMT)填充到羧甲基纤维素钠(CMC)中制得CMC/MMT复合膜,研究MMT用量对CMC/MMT复合膜的力学性能和气体阻隔性能的影响,用扫描电镜和透射电镜进行结构分析。结果表明,添加适量的MMT可以显著提高CMC/MMT复合膜的力学性能和气体阻隔性能。当MMT添加量为10%(wt,质量分数)时,CMC/MMT复合膜的拉伸强度由105MPa提高到375MPa,水蒸汽透过系数为2.079×10~(-6)g·cm/m~2·s·Pa,透氧系数为1.65×10~(-15)cm~3·cm/cm~2·s·Pa。此外,由于MMT具有耐火性,CMC/MMT复合膜具有良好的阻燃性。     

乳清蛋白添加量对交联羧甲基玉米淀粉可食膜阻隔性能的影响

以交联羧甲基玉米淀粉(CCMS)为原料,辅以增强剂、增塑剂、脱泡剂及脱膜剂等,通过流延方法制备了交联羧甲基玉米淀粉/乳清蛋白可食性复合包装膜。实验考察了乳清蛋白粉的添加量对交联羧甲基玉米淀粉可食性膜阻隔性能的影响。结果表明:乳清蛋白添加量为15%(质量分数)时,可食性复合膜的阻隔性最好,其透氧系数为0.312×10-15cm3.cm/(m2.s.Pa),水蒸气透过系数为2.89 g.mm/(m2.d.kPa),吸水稳定性好。     

注塑型烷基化氧化石墨烯/高密度聚乙烯复合膜性能研究

通过注塑成型制备了均匀分散的十二烷基胺功能化氧化石墨烯(DA-GO)/高密度聚乙烯(HDPE)纳米复合薄膜。X射线衍射(XRD)研究表明,室温条件下DA分子可与环氧基团发生亲核取代而接枝于GO表面。复合材料断口扫描显示,DA-GO以剥离的形式均匀分散于HDPE基体中。均匀分散的DA-GO片层能有效提高HDPE复合膜的气体阻隔性能,当DA-GO含量为0.5%(质量分数)时,复合薄膜的透氧系数从纯HDPE的4.555×10-14 cm3cm/(cm2·s·Pa)降低到1.830×10-14 cm3cm/(cm2·s·Pa),阻氧性能提高了60%。此外,DA-GO片层的加入使HDPE的热稳定性明显提高。     

高阻隔胺基化氧化石墨烯/等规聚丙烯纳米复合材料

通过溶液法制备了均匀分散的十二烷基胺功能化氧化石墨烯(DA-GO)/等规聚丙烯(iPP)纳米复合材料。热重分析及X射线衍射研究表明,DA分子链通过与环氧基团进行亲核取代而成功接枝在GO表面。复合材料断口扫描电镜和透射电镜照片显示DA-GO能以剥离的方式均匀分散于iPP基体中。差示扫描量热分析结果表明,DA-GO对iPP有明显的结晶诱导作用。均匀分散于iPP基体中的DA-GO片层能有效提高复合膜的气体阻隔性能,当DA-GO质量分数为0.5%时,纳米复合薄膜的透氧系数从纯iPP的7.42×10-14 cm3cm/(cm2·s·Pa)降低到2.68×10-14 cm3cm/(cm2·s·Pa),阻氧性能提高了177%。     

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。     

聚对苯二甲酸乙二醇酯/石墨烯的氧气阻隔性能

通过熔融共混和微型注塑成型的方法制备了不同石墨烯(RGO)含量的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纳米复合材料。研究了不同注塑压力条件下,PET/RGO纳米复合材料的气体阻隔性能。结果表明,与纯PET相比,添加质量分数0. 5%的RGO,复合材料的氧气渗透率降低了85%。在微型注塑加工过程中,随着注塑压力增加,RGO在基体中取向,能够延长氧气的渗透路径,进而在较低RGO添加量的情况下能有效提高PET/RGO氧气阻隔性能。     

聚合物浸渍裂解法制备C/C-ZrC复合材料及其性能

本文以低密度C/C复合材料为坯体,有机锆聚合物为前驱体,采用聚合物浸渍裂解法(PIP)制备C/C-ZrC复合材料,并对其微观结构、力学性能、烧蚀性能以及烧蚀机理进行了研究。结果表明ZrC在材料内分布均匀,密度为2.05g·cm~(-3)的C/C-ZrC复合材料其弯曲强度为89.70MPa,呈脆性断裂。经氢-氧焰烧蚀150s后其线烧蚀率为-2.2×10~(-3)mm·s~(-1),质量烧蚀率为-1.0×10-3g·s~(-1),远低于密度为1.86g·cm~(-3)的C/C复合材料(线烧蚀率:4.4×10~(-3) mm·s~(-1),质量烧蚀率:7.5×10~(-4)g·s~(-1));在烧蚀的过程中,ZrC表现出优先氧化,同时生成的ZrO_2阻挡层能有效阻挡热量的传递和氧气的渗透,提高了材料的抗烧蚀性能。     

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。     

ZnO/SiO2复合薄膜的制备及其阻隔性能研究

目的为了进一步提高氧化锌(ZnO)沉积复合薄膜对氧气的阻隔能力,探索其应用于食品和药品包装材料的可行性。方法采用射频磁控溅射技术(RF),以ZnO和二氧化硅(SiO2)为靶材,在PET塑料表面同时沉积,制备ZnO/SiO2复合薄膜包装材料,并详细分析SiO2的引入对ZnO沉积膜微观结构和阻隔能力的影响,优化ZnO/SiO2的制备工艺。结果SiO2的引入,使ZnO纳米颗粒的形状由片状燕麦变成了球形,当功率密度比PSiO2/PZnO为0.67,氩气流量为20 mL/min,沉积时间为20 min,工作气压为0.5 Pa时,ZnO/SiO2复合薄膜的氧气透过率降低为0.462 mL/(m^2·d),水蒸气透过率有所增加,为0.367 g/(m^2·d)。结论引入合适比例的SiO2,可有效提升ZnO沉积层对氧气渗入的阻隔能力,但SiO2引入量过高时,会加剧纳米裂纹,对复合薄膜的阻隔能力不利。     

环烯烃共聚物对聚丙烯五层共挤出软管阻隔性能的影响

目的 在聚丙烯(PP)五层共挤出软管的外层中引入一定质量分数环烯烃共聚物(COC)材料,研究其对软管阻隔性能的影响。方法 将不同质量分数的COC与PP共混造粒,对共混物进行熔融行为分析,并测试软管的阻氧与阻水性能,共混材料的拉伸强度、弯曲模量、缺口冲击强度等。结果 随着COC添加量的增加,软管管身的氧气透过速率与水蒸气透过速率降低。当COC质量分数为20%时,氧气透过率低至3.3 cm³/(d.m²),水蒸气透过率为0.6 g/(d.m²),此时其他性能也能实现较好的平衡。结论 在PP五层共挤出软管的外层中引入COC可以有效地提升软管阻水与阻氧性能。