PET膜片高阻隔性及耐老化性能研究

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1、PET膜片高阻隔性及耐老化性能研究白石吉林省塑料研究院吉林省长春市130000摘要：通过添加纳米层状硅酸盐对PET树脂共混改性，同时采用双向拉伸工艺提高PET膜片的高阻隔性能。根据BOPET膜片耐老化机理和实际储存后的力学性能变化，对BOPET膜片的使用寿命进行研究探讨。关键词：PET，纳米层状硅酸盐，共混改性，双向拉伸，耐老化中图分类号：S781文献标识码：A1.试验目的项目合同指标拉伸强度（横/纵）MPa≥18/20断裂伸长率（横/纵）%≤350/300透湿量g/24hr.㎡≤4透氧量m1/24hr.㎡<1500厚度mm0.15~0.40

2、使用寿命年62、高阻隔性能的研究高分子材料的阻隔性能与其分子结构、聚合度密度、结晶度、分子取向、分子极性、亲水性以及环境温度都有直接关系。2．1阻湿、阻氧机理探讨气体透过高分子薄膜是一种单分子扩散过程，当气体从膜的压力较高一侧向压力较低一侧通过时，首先气体分子吸附在压力较高一侧的膜面上，之后溶解于膜材料中，气体分子在柔顺有空隙的高分子链之间扩散，直到在低压侧膜表面逸出，即气体分子渗入薄膜表面称为渗入过程，气体分子通过薄膜的分子空隙发生内扩散作用称为扩散过程。气体分子从表面渗出挥发称为散失过程。分子链柔顺性较大的，透气性好，因气体易向分子链空隙

3、透过去，当分子链僵硬性较大时，气密性越好，气体分子不易穿透过去，也就是基团极性越大，数目越多，结晶度高，分子链柔顺性降低，气密性越好，具有较高的阻气性。塑料薄膜主要是由高分子链交织而成的。链与链之间的搭接，分子支链或末端基以及分子链的热运动作用，都会产生许多分子内或分子间的空隙，而水蒸气分子容易填充到这些空隙内，由一侧到另一侧的扩散及透湿。高分子薄膜材料的阻湿性主要取决于高分子聚合物本身的性能如化学结构、结晶度、密度、链长度、分子量等，一般说，结晶度越高的高分子聚合物空隙越小密度越高，材料阻湿性越好，分子定向结晶聚合物其分子链交织较无定向结晶

4、聚合物更密致，产生分子空隙少，使其透湿性更小。基于上述原理，要研究一种具有高阻隔性的塑料膜，可通过对高阻隔层基材树脂的筛选，以及对高阻隔树脂的改性技术处理来解决。2.2．生产工艺路线本项目采用材质的共混改性和双向拉伸工艺来提高PET膜片的阻隔性能，满足技术指标要求。2.3．材质的共混改性研究1随着纳米材料的问世，为传统的塑料改性提供了一条新的途径，把分散好的纳米颗粒均匀地添加到树脂材料中，可达到全面改善增强塑料性能的目的。据技术资料报道，大量的研究中已发现，在高聚物中加入纳米粘土后，其透过性显著下降，并随着纳米粘土含量的增加而迅速下降，即阻隔

5、性能显著上升。这是因为层状结构的粘土在纳米塑料中形成非连续的、分散的、大的尺寸比的硅酸盐层，这些层对于水分子和单体分子来说是不能透过的，这就迫使溶质要通过围绕硅酸盐粒子弯曲的路径才能通过薄膜，这就提高了扩散的有机通道长度，因此阻隔性上升。图1就是资料报道的纳米塑料的相对透过性与纳米粘土含量的关系。图1纳米塑料的相对透过性与纳米粘土量的关系1.0A0.8相0.6对B渗透0.4性0.2C0.00.10.20.30.4硅酸盐体积含量A：水蒸气B：氧气C：氦气从图1中可以看出，随着纳米材料含量的增加，纳米塑料的渗透系数显著下降。2.4．纳米材料的筛选

6、我们选择了部分纳米材料与PET树脂进行了共混改性，首先将经过表面处理的纳米材料按一定比例与PET树脂共混，经双螺杆造粒后，制成纳米PET母料，再与PET树脂共混制膜。它们的透湿系数如表1。表1不同纳米材料对透湿系数的影响透湿系数纳米材料名称产地添加量2（g.cm/cm.S.Pa）-12纯PET膜美国—1.63×10-13二氧化硅山东淄博51.15×10-13蒙脱土武汉51.35×10-13三氧化二铝山东淄博51.4×10-13SiOX浙江舟山51.15×10-13层状硅酸盐宜兴51.10×10-13Mg/Al宜兴51.6×10根据试验结果我们

7、确定层状硅酸盐为改性PET，提高阻隔性能的纳米材料。2.5．层状硅酸盐纳米粒子添加量的确定2将层状硅酸盐纳米粒子进行表面处理，按一定比例与PET树脂共混，经双螺杆造粒后制成纳米PET母料，再按不同添加量与PET树脂共混制膜。表2为不同添加量对透湿系数的影响。表2不同添加量对透湿系数的影响表面处理剂量（占层状硅酸盐透湿系数PET量层状硅酸盐量2质量分数）g.cm/cm.S.Pa-1310035%1.10×10-1310065%1.08×10-13100105%1.15×10从表2可以看出，当添加量达到6%时，阻隔性能最好。2.6．纳米PET母料

8、的制备我们采用的是熔融共混法制备纳米PET母料。在高速捏合机中加入纳米层状硅酸盐粒子，开启高速档搅拌并升温至90~100℃，将预热至60℃以上的表面处理剂逐渐加入，