双向拉伸尼龙6-66纳米复合包装材料的制备与研究.pdf

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1、分类号TQ327密级双向拉伸尼龙6-66纳米复合包装材料的制备与研究研究生姓名：刘小超指导教师姓名、职称：刘跃军教授专业名称：材料科学与工程研究方向：生态型功能包装材料技术与装备湖南工业大学二〇一八年七月四日分类号TQ327密级双向拉伸尼龙6-66纳米复合包装材料的制备与研究PreparationandInvestigationsontheBiaxiallyOrientedNylon6-66NanocompositesforPackaging研究生姓名：刘小超指导教师姓名、职称：刘跃军教授副指导

2、教师姓名、职称：杨军教授级高工专业名称：材料科学与工程研究方向：生态型功能包装材料技术与装备论文答辩日期答辩委员会主席湖南工业大学二〇一八年七月四日湖南工业大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：日期：年月日湖南工业大学论文版权使用授

3、权书本人了解湖南工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其他手段保存学位论文；学校可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。作者签名：导师签名：日期：年月日I摘要尼龙是包装领域重要的高分子材料之一，与常用的尼龙6相比，尼龙6-66（PA6-66）具有更优异的韧性、透明性，以及更低的熔点，更低的加工能耗，是一种应用前景广阔的包装材料。然而，现阶段PA6-66薄膜的强度和阻隔性能等需要进一步

4、提高，以拓宽其应用范围，替代传统的包装材料。在包装领域，大部分的尼龙薄膜均进行了双向拉伸过程，以大幅提高薄膜的力学性能和阻隔性能。双向拉伸过程将影响尼龙的微观结构（如结晶度、晶体取向、晶型变化等），微观结构的变化将进一步决定薄膜的宏观性能（如力学性能、阻隔性能、光学性能、热收缩率等）。然而，目前国内外的研究中较少涉及PA6-66薄膜的双向拉伸过程、微观结构转变和薄膜最终性能之间的关系，极大限制了PA6-66在包装领域中的应用。本论文以PA6-66为基材，通过引入蒙脱土（MMT）制备了PA6-66

5、/MMT纳米复合材料，提高了材料的力学性能。在此基础上，为克服PA6-66/MMT韧性不足的问题，通过熔融共混引入纳米二氧化硅（SiO2），通过SiO2和MMT的协同作用，不仅改善了PA6-66/MMT的韧性，同时提高了其他各项力学性能。为进一步考察PA6-66、PA6-66/MMT和PA6-66/MMT/SiO2在包装领域的应用潜力，通过挤出流延成膜并进行双向拉伸，系统研究了双向拉伸对薄膜的结构转变和宏观性能的影响机理。论文主要内容如下：1、采用熔融共混制备了PA6-66/MMT纳米复合材料。

6、研究发现，MMT剥离效果优异，在尼龙基体中分散均匀；MMT具备异相成核作用，促进了PA6-66的成核过程；随着MMT含量的增加，PA6-66/MMT熔体的弹性逐渐降低，纳米复合材料的拉伸强度逐渐提高，韧性逐渐降低。2、为克服PA6-66/MMT韧性不足的缺点，通过引入SiO2，制备了PA6-66/MMT/SiO2纳米复合材料。研究发现，SiO2提高了MMT的剥离和分散效果，SiO2和MMT两者对PA6-66的结晶性能、热变形温度、非线性流变行为和力学性能均有协同促进作用，引入SiO2能够同时提高

7、PA6-66/MMT的强度和韧性，在韧性方面的改善作用II尤为明显。3、为考察PA6-66及其纳米复合材料在包装领域的应用，首先研究了双向拉伸对纯PA6-66薄膜的结构和性能的影响机理。通过挤出流延制备了PA6-66薄膜，并对薄膜进行单向和双向拉伸。研究发现拉伸后薄膜中主要存在α晶型，单向拉伸后无定型区和α晶的b轴沿MD方向取向，α晶的c轴沿ND方向取向；双向拉伸后无定型区和α晶b轴沿MD方向的取向程度降低，α晶c轴沿ND方向的取向程度提高。随着拉伸比的增加，薄膜的结晶度、片晶的长周期增加，拉伸

8、强度、水蒸气和氧气阻隔性能、热收缩率逐渐提高，断裂伸长率逐渐降低，光学性能基本不变。单向拉伸的薄膜在TD方向的力学性能和热收缩率变化较小，双向拉伸的薄膜MD和TD方向的各项性能基本一致。这表明PA6-66薄膜的各项宏观性能强烈依赖于晶区和无定型区的取向。4、基于PA6-66薄膜的研究，探讨了双向拉伸PA6-66/MMT薄膜的结构和性能变化规律。结果表明，PA6-66/MMT薄膜中的晶型和取向规律与与PA6-66薄膜类似。此外，流延膜中的MMT存在平行于薄膜平面排列的初始取向，拉伸后取向度增加，双