聚烯烃尼龙功能阻隔材料的研究

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1、摘要654462近几十年来，高分子材料研究和开发的重点已经从用化学方法合成新型聚合物转为利用现有聚合物品种，采取共混、共聚、填充、增强、复合等方法研制新材料。尼龙／聚烯烃复合材料的研制十分活跃。其中，由于尼龙／聚烯烃阻隔材料在包装业和汽车工业上用途广泛，附加值高，市场前景好，开发此产品可提高尼龙、聚烯烃的市场竞争力，同时具有一定的社会效益而成为尼龙／聚烯烃复合材料主要研究方向之一。共混物的阻隔性能的优劣取决于分散相在连续相中的形态。当分散相尼龙成平行，薄片状的层状形态分布时，层状阻隔材料延长了渗透分子在基体中的扩散路径的

2、长度，提高了共混物的阻隔性能。尼龙与聚烯烃是两种相容性较差的聚合物，分散相和连续相界面的张力过大，两组分间缺乏亲和性，界面粘合力低，在加工过程中，尼龙分散相难以形成良好的层状结构。因此，提高界面的相容性是必须的。另外，要使分散相呈层状分散于连续相中，分散相的粘度必须高于连续相的粘度，即删／珂聊>1。较大的粘度比不仅有利于形成较大的分散相，也有利于分散相的层化。在共混物增容剂的研究中，以顺丁烯二酸酐(MAH)为接枝单体，研究乙烯一辛烯共聚物(POE)和高密度聚乙烯(PE)的熔融接枝反应过程及制备方法。考察了接枝单体马来酸酐

3、(MAH)、引发剂(DCP)用量对体系接枝率和熔体指数的影响、二者的交互作用、阻交联剂对体系接枝率和熔体指数的影响，并分析其微观机理。结果表明聚合物体系接枝MAH的反应中，在一定范围内，随着DCP的加入，熔体指数下降而接枝率则先是急剧上升，当DCP到达一定用量以后上升变得缓慢，其最佳值是0．20％。接枝单体MAH的用量对反应的影响一般表现为：接枝率随着MAH用量的增加而增加，至一定程度后增速减缓甚至下降，而熔体指数则先增加后下降。引发剂DCP和接枝单体MAH的交互作用的研究表明，在低DCP、MAH用量时，它们之间的交互作

4、用并不明显，而当用量均提高至一定程度后，交互作用就变得十分重要，DCP用量为MA}I用量的10％时，产物的接枝率最高。在共聚聚乙烯(POE)中加入聚丙烯对提高接枝聚乙烯的接枝率效果明显；而在均聚聚乙烯(HDPE)中加入聚丙烯作为降粘剂则对提高接枝率没有明显的促进作用。赛i譬瓣主谶“四川大学工学硕士学位论文在尼龙扩链的研究中，采用双异氰酸酯和双恶唑啉作为反应的扩链剂，研究了扩链剂用量和加工条件对尼龙的反应性扩链的影响，并对增粘的尼龙进行了DSC分析和结晶形态的观察。研究发现二苯基甲烷一4，4L二异氰酸酯(MDI)和2，2L

5、双(2一恶唑啉)(BOZ)对尼龙进行增粘，尼龙的极限粘度分别可以从0．92×lOOml／g提高到1．36×lOOml／g和1．23×lOOml／g，二者均取得了较好的效果。MDI和BOZ都在理论用量的l～2倍之间取得最佳的扩链效果。对于加工条件，MDI在240℃、30rpm，BOZ在240℃、llOrpm处分别取得最佳的扩链效果。经过扩链后的尼龙，熔点下降，结晶温度升高，同时结晶度也有所提高，结晶过冷度降低。在偏光显微镜下观察，经过改性的尼龙具有更加完善的结晶形态。在聚烯烃／尼龙层状复合材料的研究中，采用双螺杆挤出机，用

6、前面所制备的相容剂和高粘度尼龙，共混制备HDPE／PA阻隔材料。采用扫描电子显微镜(SEM)观察分散相在基体中的形态，并且对共混物的阻隔性能进行表征。研究共混物的组分配比、相容剂以及加工工艺条件对阻隔材料的分散相形态和阻隔性能的影响。结果表明，共混物可以形成明显的层状结构，特别是尼龙含量在25％一～40wt％可以得到较大长径比的尼龙分散相，阻隔性能得到较大的提高。对于工艺条件方面，lOOrpm的嫘杆转速、240℃的加工温度可以形成最佳的层状结构，阻隔性能最佳。本论文从材料改性和工艺条件的优化两个方面研究尼龙／聚烯烃层状复

7、合材料，为共混物组分性能的改善、工艺条件的设定、制备所需微观形态和阻隔性能的尼龙／聚烯烃复合材料提供了依据。关键词：尼龙，聚烯烃，熔融接枝，马来酸酐，扩链，阻隔材料ABSTRACTInrecentyears，manynewmethodssuchasblending，copolymer，fi11ing，reinforce，havebeenadaptedtopreparenewmaterials，insteadofsynthesizingnewpolymer．Thestudyofnylon／polyolefincomposi

8、teiSflourishing．Nylon／polyolefinbarriermaterialhasbeenoneofimportantobjects，becauseofitsapplicationswideiY，lowcost，greatneedsinpackagingindustryandautomobilein