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聚乙烯/尼龙积层阻隔性材料制备工艺及性能研究

蒋涛  
【摘要】:论文采用层状共混吹塑工艺制备了高密度聚乙烯(HDPE)/尼龙6(PA6)高阻隔性塑料瓶,在重点研究高阻隔性积层材料制备工艺的基础上,考察了阻隔性能与工艺、相态以及高密度聚乙烯/尼龙6共混物相容性之间的关系,同时系统的研究了尼龙6/蒙脱土纳米复合材料的阻隔机理,探讨了高密度聚乙烯/尼龙54以及高密度聚乙烯/尼龙54/蒙脱土(MMT)积层材料的阻隔性能。 采用动态力学测试(DMTA)结合原子力显微分析(AFM),比较了两种增容剂Zn-n-EAA(CPa)和EAA(CPb)的增容效果,通过测定高密度聚乙烯/改性尼龙(HDPE/MPA)共混物中两相的玻璃化转变温度的变化,观察共混物的两相界面,证明CPa的增容效果优于CPb。 将增容剂和尼龙在双螺杆挤出机中反应挤出,研究螺杆转速以及原料配比对改性尼龙阻隔性和熔体粘度的影响。结果表明,当螺杆转速为300rpm、增容剂含量为15phr时,改性尼龙具有最高的熔体粘度和最高的阻隔性能,其抗乙醇渗透性能比纯尼龙提高4.5倍。 系统研究了中空成型工艺以及原料配比对形态结构和容器阻隔性能的影响,确定了最佳工艺和配方。结果表明,HDPE/MPA瓶阻隔性明显好于纯HDPE瓶,且随着CPa改性尼龙(MPAa)中CPa含量的增加,HDPE/MPAa瓶的阻隔性也相应提高,逐渐达到一最佳值。在最佳条件下制备的中空瓶对甲苯的阻渗性能比纯聚乙烯瓶提高300多倍,对比HDPE/MPAa和HDPE/MPAb系列中空瓶阻隔性能,发现HDPE/MPAa瓶普遍好于HDPE/MPAb瓶。随后通过SEM观察中空瓶瓶壁断面,发现在HDPE/MPAa内部形成了较连续而清晰的层状结构,而HDPE/MPAb内部则是很短的取向片段。 为了更进一步改善尼龙阻隔层的阻隔性,探索了尼龙/蒙脱土共混物的制备工艺和阻隔机理。研究发现,蒙脱土的添加量对材料的阻隔性有显著影响。当蒙脱土含量为0.1%时,阻隔性能达到最大值,在合适的工艺条件下,共混物对甲苯和乙醇的阻隔性能比纯尼龙分别提高了3倍和4倍。随后的研究表明,尼龙的结品性能对小分子在其内部的吸收和扩散都有较大的影响。XRD、AFM、DSC和PLM研究证明,蒙脱土的加入,使尼龙6结晶度提高,球品尺寸明显减小,另一方面,蒙脱土的加入,能促使尼龙形成γ品型。由于γ晶型的晶面间距小于


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