柔性ZnO/PI/PET复合薄膜的制备工艺及其阻隔性能研究

目的 解决物理溅射沉积法制备的无机氧化物类高阻隔包装材料柔韧性不足,使用过程中易脆裂的问题。方法 采用射频磁控溅射技术（RF）,以氧化锌（ZnO）、聚酰亚胺（PI）为靶材,在PET塑料表面同时沉积制备ZnO/PI/PET复合薄膜。详细分析PI的引入对ZnO阻隔层微观结构以及性能的影响,优化ZnO/PI/PET的溅射制备工艺。结果 沉积层微观形貌及包装性能受溅射功率密度比（PZnO/PPI）的影响较大。随着PZnO/PPI的降低,沉积层PI含量增加,阻隔层纳米颗粒由燕麦形状向球形转变,球径呈降低趋势。沉积层柔韧性提升明显,经过100次折叠后,没有明显裂纹产生（PZnO/PPI≤2）。在PZnO/PPI为2,氩气流量为40 mL/min,沉积时间为30 min,工作气压为0.5 Pa的条件下,ZnO/PI/PET复合阻隔薄膜对水蒸气、氧气的阻隔能力最为理想,水蒸气透过率为0.342 g/(m2?d),氧气透过率为0.365 mL/(m2?d)。结论 适量PI片段的引入可以有效提升无机氧化物阻隔层的柔韧性及耐折叠能力,还可进一步提升复合沉积膜对水蒸气、氧气等气体小分子的阻隔能力。     

ZnO 薄膜包装材料溅射制备工艺与阻隔性能研究

目的为了解决普通聚合物包装塑料对水、氧的阻隔能力不足,以及包装内容物货架时间短等问题,研究氧化锌(ZnO)沉积复合薄膜制备工艺与阻隔性能之间的关系,探索其应用于包装材料的可行性。方法采用射频磁控溅射技术(RF),以ZnO为靶材,在PET塑料表面沉积制备氧化锌薄膜包装材料,并详细分析射频溅射功率、沉积时间与工作气压对ZnO复合薄膜微观形貌、沉积速率以及阻隔性能的影响。结果当溅射功率为150 W,沉积时间为30 min,工作气压为0.8 Pa时,ZnO薄膜均匀且致密,阻隔能力最强,其氧气透过率(OTR)降低为1.23 m L/(m2·d),水蒸汽透过率(WVTR)降低为0.382 g/(m2·d)。与相同厚度下的PET原膜相比,所制备的ZnO高阻隔薄膜的透氧率降低了49.5倍,透湿率降低了17.6倍。结论射频溅射参数通过影响复合薄膜的微观形貌、致密程度、沉积速率以及沉积层厚度等方面对其阻隔能力会产生较大影响。     

脉冲微波表面波PECVD在有机PET表面沉积DLC薄膜的阻隔性研究

目的 探讨使用脉冲微波表面波等离子体辅助化学气相沉积技术在聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）材料表面沉积类金刚石薄膜作为阻隔层的可行性。方法 以C2H2为单体,氩（Ar）为放电气体,采用脉冲微波表面波等离子体化学气相沉积（PECVD）技术在有机PET材料表面沉积类金刚石（Diamond-like Carbon, DLC）薄膜。研究工艺参数,如脉冲微波放电功率、工作气压、单体与工作气体的体积比等,对DLC薄膜沉积速率和阻隔性能的影响。通过傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、原子力显微镜（AFM）、氧气和水蒸气透过率测试仪等对薄膜结构与性能进行表征。结果 DLC薄膜的结构和成分随着等离子体放电工艺参数的变化而改变,造成其阻隔性能也随之发生变化。PET表面沉积纳米级DLC薄膜后,氧气透过率和水蒸气透过率可以分别降至0.58 mL/(m2?d)和2.5 g/(m2?d)。结论 DLC薄膜对氧气和水蒸气都表现出良好的阻隔性,可以应用于食品、药品的阻隔包装。     

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。     

层状双金属氢氧化物/聚乙烯醇气体阻隔薄膜材料制备及性能研究

目的 研发出一种具有优异氧气阻隔性能的柔性薄膜,其在食品包装领域具有良好的应用前景。方法 以具有生物降解性能的聚乙烯醇(PVA)为成膜基材,镁铝层状双金属氢氧化物(MgAl-LDH)为改性剂,柠檬酸为交联剂,采用流延法制备出具有优异气体阻隔性能的PVA/MgAl-LDH复合薄膜。结果 随着柠檬酸的含量的增加,复合薄膜的亲水性能逐渐增加,阻隔性能逐渐下降;随着复合薄膜中MgAl-LDH的含量的增加,复合薄膜的疏水性能和阻隔性能逐渐提高。当复合薄膜中MgAl-LDH的质量分数为1.5%时,薄膜的力学性能最好,抗拉强度为42 MPa,断裂伸长率为16.7%,此MgAl-LDH质量分数下薄膜的气体阻隔性能也最优异,气体透过量为16mL/(m²·24h·0.1MPa)。结论 柠檬酸的引入增加了薄膜内部亲水基团的数量,提升了复合薄膜的亲水性能。MgAl-LDH可以减少PVA薄膜内部自由体积,提升PVA薄膜的力学性能和阻隔性能。     

聚己内酯/蒙脱土/壳聚糖薄膜的制备及其应用

目的提高聚己内酯(PCL)薄膜对氧气和水蒸气的阻隔性,并应用于冷鲜肉的包装中,以延长冷鲜肉的货架期。方法通过正负电性吸引将带有负电性的蒙脱土混入带有正电性的壳聚糖中,并均匀地涂覆在具有负电性的PCL薄膜表面。分别用氧气透过率分析仪、水蒸气透过率分析仪、质构仪、傅里叶变换红外光谱仪,以及差示量热扫描仪测试复合薄膜的包装特性,并通过测试被包装冷鲜肉的pH值、汁液流失率和菌落总数等指标来确定货架期。结果随着蒙脱土和壳聚糖加入量的增加,复合薄膜的氧气透过率和水蒸气透过率降低,PCL/DK2/CS3的氧气透过率达到222 cm3/(m2·d),水蒸气透过率为22.3 g/(m2·d),断裂伸长率和屈服强度分别为589%和37.22 MPa。结论 PCL复合薄膜将冷鲜肉的保质期延长到23d。     

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。     

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。     

SiOx/PET复合薄膜的力学性能及阻隔性能

目的基于氧化硅(SiO_x)镀层优异的性能,研究不同厚度的SiO_x层对SiO_x/PET复合薄膜力学性能和阻隔性能的影响,以期得到性能较优的SiO_x/PET复合薄膜。方法以自制的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜为基材,采用等离子体增强化学气相沉积法沉积得到SiO_x层厚度分别为40,150,230,320 nm的SiO_x/PET复合薄膜,并进行傅里叶变换红外线光谱分析、力学性能和阻隔性能测试,以及薄膜表观形貌分析。结果沉积SiO_x层后,SiO_x/PET复合薄膜拉伸强度和断裂伸长率随SiO_x层厚度的增大先增大后减小,氧气透过率和水蒸气透过率则出现明显衰减而后逐渐平缓的趋势。SiO_x层厚度达150~230 nm时,复合薄膜的力学性能和阻隔性能表现较优,拉伸强度、断裂伸长率、氧气透过率以及水蒸气透过率分别提高了约25.0%,20.9%,79.3%,77.3%。结论适宜厚度的SiO_x层可以使得SiO_x/PET复合薄膜同时具备较优的力学性能和阻隔性能。     

PEG200增塑改性ACNs/MMT/PHBH纳米复合包装膜

目的 制备聚乙二醇(PEG200)-乙酰化纤维素纳米晶体/蒙脱土/聚3-羟基丁酸酯-co-3-羟基己酸酯(PHBH)纳米复合包装膜,探究PEG200对三元纳米复合材料(ACNs/MMT/PHBH)性能的影响,以获得柔韧性、分散性等性能优良的纳米复合包装膜,增加复合包装膜在包装上的可应用性.方法 通过溶液共混法制备不同比例的PEG200-ACNs/MMT/PHBH纳米复合包装膜,应用扫描电镜、傅里叶红外光谱、偏光显微镜、热重分析、差式扫描量热仪、拉伸测试仪和透氧透湿测试仪,对复合膜的断面形貌、热稳定性、晶体形貌、力学性能和阻隔性能进行分析表征.结果 扫描电镜显示,加入适量的PEG200后,纳米颗粒上具有包覆作用,使得填料与PHBH基质间的相容性得到进一步改善.力学测试结果表明,PEG200的加入使复合包装膜的韧性有一定程度的提高,当PEG200的质量分数为6％时,与未添加PEG200的包装膜相比,其断裂伸长率增加了29.9％.阻隔性能测试结果显示,当PEG200的质量分数为4％时,复合膜的阻隔性能最佳,水蒸气透过率和氧气透过率分别为26.48 g/(m2·d)和28.46 cm3/(m2·d).结论 实验结果表明,加入少量的PEG200能够改善纳米粒子与PHBH之间的相容性,提高ACNs/MMT/PHBH纳米复合材料的韧性和阻氧阻湿性能.     

SiO2含量与粒径对PLA/SiO2复合膜性能的影响

目的 为了提高聚乳酸材料的力学性能和气体阻隔性,选择二氧化硅为共混材料,通过改变二氧化硅的粒径和含量,研究SiO2对SiO2/PLA复合膜性能的影响.方法 用流延法制备二氧化硅/聚乳酸(SiO2/PLA)复合膜.采用力学性能测试、结晶性测试、热稳定测试和透氧、透水蒸汽测试等分析手段对制备的复合膜进行力学性和阻隔性的表征.结果 在PLA材料中添加适量的SiO2对复合膜的拉伸强度和弹性模量会有增强作用,并且粒径越小,增强效果越明显;粒径为50 nm,质量分数为2％时复合膜表现出更佳的力学性能.同时,随着SiO2含量的增加,氧气透过系数呈先降低后升高的趋势,在SiO2质量分数为2％时透过系数最小,复合膜的氧气阻隔性最好;不同粒径不同含量的SiO2透湿性测试结果表明,SiO2粒径为50 nm,质量分数为2％时复合膜的阻隔性效果最好.结论 二氧化硅的加入能够提升聚乳酸的弹性模量和阻隔性,并且二氧化硅的粒径和不同添加量对复合膜的性能有很大影响.     

吹膜工艺对EVOH/纳米SiO2复合材料结构及性能的影响

采用熔融共混法制备了乙烯-乙烯醇共聚物（EVOH）/纳米SiO2复合材料,用不同的吹膜工艺对复合材料进行吹膜。通过偏光显微镜（POM）、差示扫描量热分析仪（DSC）、X射线衍射仪（XRD）测试对比了不同吹膜工艺制备的复合材料的结晶行为,并对复合材料的力学性能、阻隔性能和透明性进行了表征。研究发现,不同吹膜工艺改变了EV...     

Ge/SiO2和Ge/ZnO/SiO2薄膜的磁控溅射制备及电学性能

采用射频磁控溅射方法以石英玻璃为衬底分别沉积制备出了Ge/SiO2和Ge/ZnO/SiO2薄膜。X射线衍射表明薄膜展示了明显的ZnO衍射峰和较弱的Ge衍射峰;傅里叶变换红外光谱曲线证明薄膜均具有各自的特征吸收峰;扫描电镜结果显示薄膜为颗粒状团簇结构,并且加入ZnO中间层可以有效的改善Ge层的质量。同时,对所得薄膜材料的电流-电压性能进行了研究,结果发现,Ge/SiO2薄膜的I-V曲线拟合后为斜线,相当于电阻;ZnO/SiO2薄膜为直线,可以认为是绝缘体;Ge/ZnO/SiO2薄膜在-10～10V之间电流电压呈线性关系,其电阻比Ge/SiO2薄膜小,当电压值超过15V之后,电流急剧增加而迅速使薄膜击穿,薄膜导通。     

PBAT/PVA复合涂布膜阻隔性研究

目的 为改善PBAT膜的阻隔性,通过以戊二酸为交联剂改性PVA制备涂膜液,利用涂布法制备了具有高阻隔性的PBAT/PVA复合薄膜。方法 采用红外光谱、差示扫描量热仪、接触角测试仪、水蒸气透过率测试仪等对改性PVA单膜、PBAT/PVA复合膜的结构和性能进行研究。结果 表明由于戊二酸与PVA之间有一定的酯化作用,消耗PVA中部分羟基,从而提高了PVA的耐水性。戊二酸改性提高了PVA膜的疏水性,其接触角从11.3°提高到60.6°。与PBAT纯膜相比,涂覆了戊二酸的PVA涂膜液改性3 h后复合膜水蒸气透过率由647.95 g/(m²·24 h)降低到132.07 g/(m²·24 h)、氧气透过量由17 730.3 cm³/(m²·d·MPa)降低到396.6 cm³/(m²·d·MPa),证明改性3 h的PVA涂膜液对增加PBAT阻隔性最有帮助。结论 利用涂布法制备的PBAT/PVA复合薄膜具有较高阻隔性,为PBAT的广泛应用打下了基础。     

Optical properties of electrochemically deposited ZnO thin films on colloidal crystal film of SiO2 microspheres

The optical properties of electrochemically deposited ZnO thin films on colloidal crystal film of SiO2 microspheres structures were studied. Colloidal crystal film of SiO2 microspheres were self-assembled by evaporation using SiO2 in solution at a constant 0.1 wt%. ZnO in thin films was then electrochemically deposited on to colloidal crystal film of SiO2 microspheres. During electrochemical deposition, the content of Zn(NO3)2 x 6H2O in solution was 5 wt%, and the process's conditions were varied between of 2-4 V and 30-120 s at room temperature, with subsequent heat-treatment between 200 and 400 degrees C. A smooth surface and uniform thickness of 1.8 microm were obtained at 3 V for 90 s. The highest PL peak intensity was obtained in the ZnO thin film heat-treated at 400 degrees C. The double layered ZnO/SiO2 colloidal crystals showed clearly better emission properties than the SiO2/ZnO and ZnO structures.     

碳纤维增强水泥基复合材料的制备及热电性能研究

将不同含量(0.5%,1.0%,1.5%(质量分数))的碳纤维掺入到硫铝酸盐水泥基体中,制备了碳纤维增强水泥基复合材料。通过SEM、阿基米德排水测试法、四探针法等手段,研究了碳纤维含量对增强水泥基复合材料断面结构、抗弯强度、孔隙率、电导率、热导率和塞贝克系数的影响,并模拟太阳辐射进行了能量收集实验。结果表明,碳纤维均匀地分布在水泥基体中形成网格结构,碳纤维与水泥基体有很强的结合力。当碳纤维含量由0.5%(质量分数)增加到1.5%(质量分数)时,水泥基复合材料的抗压强度由71.36 MPa增加到106.51 MPa,增长了49.26%;孔隙率由0.8%增加到2.0%,增长了150.0%;电导率由0.0214 S/m增加到0.2408 S/m,增长了1025%;热导率由0.261 W/(m·K)减小到0.210 W/(m·K),减少了19.54%;塞贝克系数迅速增大,最大为1.22×10^4μV/K。当碳纤维含量为1.5%(质量分数)时,厚度为20 mm的水泥基复合材料每1 m^2可输出5~6μW的功率;在400 min辐照下,试样表面温度迅速达到70℃左右,1 m^2水泥基复合材料面板上收集到的能量高达8.1×10^-6 J。由此可知,碳纤维含量的增加,极大地提高了碳纤维增强水泥基复合材料的热电性能。     

石墨添加量对黄土基陶瓷膜支撑体性能的影响

以黄土为骨料,石墨为成孔剂,采用滚压成型法和固态粒子烧结法制备低成本无机陶瓷膜支撑体,并探究了石墨添加量对支撑体性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、压汞法、三点弯曲法、质量损失法和自制纯水渗透率测定装置等方法对支撑体的晶相变化、微观形貌、孔隙率、抗折强度、酸碱腐蚀率和纯水渗透率进行了分析表征。结果表明,支撑体的晶相组成为α-石英(α-SiO2)、钠长石(Na2O·Al2O3·6SiO2)、透辉石(CaMg(SiO3)2)、钙长石(CaO·Al2O3·2SiO2);在烧结温度为1100℃,石墨添加量为6%(质量分数)时,制得支撑体抗折强度高达43.50 MPa,纯水通量为847.20 L/(m^2·h·MPa),孔隙率为16.11%,孔隙中值半径为2.39μm,酸(碱)腐蚀率为1.08/0.36%。