透气性LDPE复合膜的制备与性能研究

论文摘要

本论文采用熔融共混和吹塑成型工艺方法,制备了低密度聚乙烯（LDPE）/热塑性弹性体（TPE）共混膜和LDPE/TPE/无机粒子复合膜。对熔体流变性能、膜试样的力学性能和透气、透湿性能进行了测试。采用偏光显微镜（POM）观察了试样的球晶形态变化,采用DSC研究了试样的结晶性能和非等温结晶动力学,并对试样的透气性能和结晶性能的关系进行了分析。结果表明：选用茂金属聚烯烃弹性体（POE,乙烯-辛烯共聚物）、乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）、三元乙丙橡胶（EPDM）三种热塑性弹性体制备了LDPE共混膜。随着POE用量的增加,LDPE/POE共混膜的拉伸强度和断裂伸长率均随之上升；与其它两种共混体系相比,LDPE/POE体系的力学性能最佳；随着TPE用量的增加,三种LDPE共混膜的气体透过系数和透湿能力均呈增加趋势；DSC和POM的研究表明,POE、EVA、EPDM的加入,使LDPE结晶度降低,球晶尺寸变小,数量增多,有利于提高LDPE的透气性能和透湿能力,与测试结果相一致。在LDPE/POE（90/10）基础上,添加分子筛（ZMS）、硅藻土（DE）和蒙脱土（MMT）制备了LDPE复合膜。随着ZMS和DE用量的增加,LDPE复合膜的力学性能逐渐降低,而气体透过系数和透湿能力均有所增加；添加MMT的LDPE复合膜的力学性能先增加后降低,透湿能力有所增加,而气体透过系数逐渐降低；采用ZMS与二氧化硅（Si02）复合改性的LDPE复合膜,当ZMS与Si02质量比为75/25时,LDPE复合膜的综合性能较好。POM照片显示ZMS、DE和MMT的加入,使LDPE球晶尺寸变小,数量增多,均有利于改善体系的透气性能和透湿能力。运用DSC手段研究了LDPE复合体系的非等温结晶动力学,对所得数据用莫志深法和修正的Jeziorny法进行处理,结果表明ZMS、DE和MMT均起到了异相成核作用,使LDPE的结晶速率增加。尤其是添加ZMS的LDPE/POE复合体系,其异相成核作用更为明显,结晶速率也较快。与该体系具有较高的透气性能的测试结杲相一致。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 保鲜包装薄膜概述
• 1.2 无机粒子填充改性聚乙烯研究进展
• 1.2.1 填充改性机理
• 1.2.2 无机粒子填充改性聚乙烯
• 1.3 微孔膜的研究和应用
• 1.3.1 微孔膜的基本特征
• 1.3.2 微孔膜气体渗透机理
• 1.3.3 微孔膜的制备方法
• 1.3.4 微孔膜的应用及发展趋势
• 1.4 聚合物结晶理论
• 1.4.1 聚合物等温结晶动力学研究进展
• 1.4.2 聚合物非等温结晶动力学研究进展
• 1.5 本课题研究的目的、意义及内容
• 1.5.1 本课题研究的目的和意义
• 1.5.2 本课题研究的主要内容
• 2 实验材料与方法
• 2.1 实验原料及仪器
• 2.1.1 实验原料
• 2.1.2 实验仪器与设备
• 2.2 LDPE薄膜的制备
• 2.2.1 工艺过程
• 2.2.2 加工条件
• 2.3 LDPE薄膜的基本性能测试
• 2.3.1 DSC的测定
• 2.3.2 偏光显微镜对聚合物结晶结构的观察
• 2.3.3 力学性能的测定
• 2.3.4 流变性能的测定
• 2.3.5 气体透过性能的测定
• 2.3.6 透湿性能的测定
• 3 结果与讨论
• 3.1 POE对LDPE共混膜性能的影响
• 3.1.1 POE对LDPE共混膜结晶性能的影响
• 3.1.2 POE对LDPE共混膜力学性能的影响
• 3.1.3 POE对LDPE共混膜流变性能的影响
• 3.1.4 POE对LDPE共混膜透气性能的影响
• 3.1.5 POE对LDPE共混膜透湿能力的影响
• 3.2 EVA对LDPE共混膜性能的影响
• 3.2.1 EVA对LDPE共混膜结晶性能的影响
• 3.2.2 EVA对LDPE共混膜力学性能的影响
• 3.2.3 EVA对LDPE共混膜流变性能的影响
• 3.2.4 EVA对LDPE共混膜透气性能的影响
• 3.2.5 EVA对LDPE共混膜透湿能力的影响
• 3.3 EPDM对LDPE共混膜性能的影响
• 3.3.1 EPDM对LDPE共混膜结晶性能的影响
• 3.3.2 EPDM对LDPE共混膜力学性能的影响
• 3.3.3 EPDM对LDPE共混膜流变性能的影响
• 3.3.4 EPDM对LDPE共混膜透气性能的影响
• 3.3.5 EPDM对LDPE共混膜透湿能力的影响
• 3.4 纳米MMT对LDPE复合膜性能的影响
• 3.4.1 纳米MMT对LDPE复合膜结晶性能的影响
• 3.4.2 纳米MMT对LDPE复合膜力学性能的影响
• 3.4.3 纳米MMT对LDPE复合膜流变性能的影响
• 3.4.4 纳米MMT对LDPE复合膜透气性能的影响
• 3.4.5 纳米MMT对LDPE复合膜透湿能力的影响
• 3.5 DE对LDPE复合膜性能的影响
• 3.5.1 DE对LDPE复合膜结晶性能的影响
• 3.5.2 DE对LDPE复合膜力学性能的影响
• 3.5.3 DE对LDPE复合膜流变性能的影响
• 3.5.4 DE对LDPE复合膜透气性能的影响
• 3.5.5 DE对LDPE复合膜透湿能力的影响
• 3.6 ZMS对LDPE复合膜性能的影响
• 3.6.1 ZMS对LDPE复合膜结晶性能的影响
• 3.6.2 ZMS对LDPE复合膜力学性能的影响
• 3.6.3 ZMS对LDPE复合膜流变性能的影响
• 3.6.4 ZMS对LDPE复合膜透气性能的影响
• 3.6.5 ZMS对LDPE复合膜透湿能力的影响
• 2复合膜性能研究'>3.7 ZMS与SiO₂复合膜性能研究
• 2复合膜力学性能研究'>3.7.1 ZMS与SiO₂复合膜力学性能研究
• 2复合膜透气性能研究'>3.7.2 ZMS与SiO₂复合膜透气性能研究
• 2复合膜透湿能力研究'>3.7.3 ZMS与SiO₂复合膜透湿能力研究
• 3.8 LDPE/无机粒子复合膜的非等温结晶动力学研究
• 4 结论
• 5 展望
• 6 参考文献
• 7 攻读硕士学位期间发表论文情况
• 8 致谢