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做和高阻隔塑料包材中共混合填充改性技术应用中

发布时间:2021-09-23 12:21:07 阅读: 来源:童裙厂家
做和高阻隔塑料包材中共混合填充改性技术应用中

高阻隔塑料包材中共混合填充改性技术应用(中)

2.2物理共混

由于热力学上真正2.未开始实验不要点击“启动” 实验按钮相容的树脂很少,简单共混的品种不多。物理共混越来越受到人们的关注。共混时,材料的阻隔性能及力学性能与自由体积分数、极性、熔点(或玻璃化温度)、结晶性、分子的精细结构等因素有关,体系也常常需要增容。

极性高聚物对气体的阻隔性强,但对水的屏蔽性一般却很弱;非极性的则相反。为提高材料的综合性能,二者常常一起共混。HDPE与PA或EVOH热力学不相容。刘春林等以基体树脂的接枝物为增容剂,在一定的工艺条件下制备出了二甲苯渗透率仅为0.3%的高阻隔性HDPE/PA合金材料。专利发明了一种对有机溶剂有良好阻隔性能的PE/PA材料。这种材料是由PE、PA与增容剂(PA-g-EVOH)通过共混制取的。刘平、承民联、蔡亮珍等利用增容技术原理,也分别对HDPE/PA、HDPE/EVOH以及EVOH、LCP、MXD6与PET几种共混体系进行了研究。通过热机共混、吹塑后,他们分别制得了对O2、CO2、H2O、脂肪烃、芳烃、农药具有不同优良阻隔性能的包装容器。SEM观察发现,HDPE或PEI为连续相。而PA或EVOH在双向拉伸作用下,则呈片状形态平行于壁面取向排列,这种结构赋予了材料很高的阻隔性能。

材料的扩散系数与自由体积分数大小相关。自由体积分数越大,扩散系数就越大。Abis等对间规聚苯乙烯(sPS)与LLDPE、HDPE、SEBS的二元共混体系分别进行了研究。发现,以10%的SEBS分别增容sPS/LLDPE和sPS/HDPE,可大大提高LLDPE和HDPE在sPS中的分散度。同时还发现,组份自身的结晶度和分布情况对共混物的结构特性也具有影响。高弹态非结晶性组份可导致自由体积分数增大,链段重排能力增强,更易于瞬时成缝。因此,增容剂的加入,不仅可引起LLDPE、HDPE和sPS的结晶度下降,而且在过量时还会导致阻隔性能下降。

非结晶性结构的聚合物在玻璃态时自由体积分数小,链段重排能力也弱,气体渗透系数小。因此,具有高玻璃化温度(Tg)的非结晶性聚合物阻隔性较强。PEN的Tg比对CFRP 的质量要求也愈来愈刻薄PET高43℃,它对O2、CO2、H2O的阻隔性比PET分别高4倍、5倍和3.5倍。拉伸强度比PET高35%,弯曲模量高5%。具有优良的O2、CO2、H2O阻隔性能、力学性能和热性能。通过PEN与PET共混,30%~40%的PEN即可使吹塑瓶获得优良的耐热性( 90℃)、气体阻隔性以及紫外线阻断性。这类共混物现已用于制造啤酒瓶、饮料瓶。如瑞士Sntis Kunststoffe公司的PolyclearN-10、奥地利CA Greiner包装公司的PEN/PET、合金瓶、可口可乐公司的饮料瓶等。

结晶性结构的聚合物阻隔性高。结晶能力是分子的规整性、分子间力、链的刚柔性的综合反映,也与外界温度等有关。PET具有较高的结晶度,是一种广泛使用的阻隔性包装材料。最近,美国Mossi Ghisolf公司又开发出了一种科思创继成功推出针对亚洲市场需求的能有效隔离空气污染(PM2.5)的护肤解决方案后阻氧效果良好而仅使用单层PET的包装瓶新技术。所用原料是品名为ActiTUF的PET树脂。材料具有活性或惰性气体阻隔性。活性阻隔性采用的是特殊吸氧技术;惰性阻隔性则是由PEN和多种添加剂的共混物产生的。材料环保性好,可回收。首次应用目标是一次性果汁饮料和啤酒瓶。

高分子的精细结构对渗透性也有影响。其中,取代基对气体的渗透性的影响最为显著。这主要与自由体积分数有关。大的侧基(如叔丁基)利于气体渗透;极性基(如-OH、-CN等)及电负性大的原子(如cl、F)可增加分子间作用,使瞬时缝形成的难度最大。Mohamed等分别采用含氟的低聚物与氨基甲酸酯聚合以及端基氟化的方法,制备了一种聚合物。、将其与含有N,N-二甲基乙酰胺的聚偏氟乙烯(PVDF)铸膜液共混,结果发现,共混物对水8.曲线遍历:实验完成后的阻隔性大大增强。

2.3取向态和层化作用

从材料微观结构形态上看,取向态和层化作用对共混物的阻隔性有重要影响。二者一般与加工条件和方法等外部因素有关。许多共混改性塑料具有单相连续的微相分离型结构。连续相对共混物的透气性一般起主导作用。当存在有高阻隔性分散相时,该分散相沿壁面方向取向定位和层化程度愈大,材料的阻隔性就愈强。结晶型材料拉伸取向后,渗透系数可减少50%左右;非结晶型拉伸取向后,也可减少10%~15%。因此,在共混改性中,拉伸取向和层化共混越来越受到人们的重视,目前已成为高阻隔塑料包装材料制备研究的热点之一。

层化程度的高低,主要取决于所选配树脂的性质、比例及树脂的熔体流动速率(MFR)。HDPE与PA6的MFR相近。吴培熙在一定的工艺条件下,熔融制备出了HDPE/PA6高阻隔性合金材料。经结构观察,合金中结晶的HDPE为连续相,PA6呈片状微晶均匀分散于连续相中,具有较理想的结构特性。 层化过程中,增容剂非常重要。它一方面可提高组分间的相容性;另一方面可使次连续相(分散相)在基体树脂中的层化作用加强。若有交联发生,还有利于阻碍瞬时缝隙的形成。陈永芬等以HDPE-g-MAH为增容剂,制备了HDPE/EVOH高阻隔性材料。研究发现,增容剂能显著提高二者的相容性,并可使EVOH的层化程度显著提高。但过多的增容剂对材料的阻隔性能会有不利影响。

皂化或部分皂化的乙烯-醋酸乙烯共聚物(eval)近几年在包装领域发展异常迅猛。其突出的特性是极好的阻气性,可大大提高保香性、阻氧性,提高食品保存期。也可用于溶剂、化学品和农药的包装。罗明俊等用部分水解的EVA与MAH催化接枝,合成了一种性能卓越的尼龙/聚烯烃类合金的反应型增容剂。该增容剂分子中的CH,-COO、-OH及-COOH部分在相界面上可与尼龙分子产生强烈的化学、物理(离子键等)作用而被“锚固”;碳链部分则可与聚烯烃组份缠绕互溶,在剪切、拉伸等作用下,可显示出较强的层化能力。

(待续)

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