聚乙烯/尼龙共混阻隔材料的制备及其性能研究

论文摘要

利用共混技术制备新型高分子材料已成为当前材料研究领域的热点。聚乙烯和尼龙作为两种常用的工程塑料,有着其他材料所不具备的优良特性,在实际生产中都得到了广泛的应用。但由于聚乙烯的非极性性质,其对有机溶剂的阻隔性能差；尼龙的吸水性对其结构稳定性及阻隔性能也有较大影响。因此,将尼龙掺加到聚乙烯中,进行共混可以提高聚乙烯的阻隔性能,得到具有二者综合性能的阻隔材料。本文采用熔融反应挤出法将马来酸酐接枝到高密度聚乙烯大分子链上以改变其极性,制备了聚乙烯接枝马来酸酐的接枝产物（HDPE-g-MAH）,利用傅立叶红外光谱（FTIR）分析证明了接枝反应的存在,并系统研究了螺杆转速、引发剂过氧化二异丙苯（DCP）、单体马来酸酐（MAH）、第二单体苯乙烯（St）对接枝率和熔体流动速率的影响。结果表明：接枝率随螺杆转速升高逐渐升高后又慢慢降低,而产物熔体流动速率会逐渐升高；接枝率随引发剂含量增加先增加后减小,在引发剂含量为0.7%时最大,而接枝产物的熔体流动速率随引发剂含量增加逐渐减小；接枝率随MAH含量增加先增大后减小,在单体含量为3%时最大,熔体流动速率随MAH含量增加逐渐增大；St加入能有效提高MAH的接枝率,且MAH/St用量比约为1：1时,接枝效果最好。将尼龙6（PA6）添加到HDPE中对其进行改性研究,可以提高后者的阻隔性能。但由于HDPE和PA6极性相差很大,共混物属于热力学不相容体系,本文采用HDPE-g-MAH作为相容剂应用到HDPE/PA6共混体系中,改善二者的相容性。首先,通过Molau实验直观的分析HDPE-g-MAH对共混材料相容性的改善作用,然后通过扫描电子显微镜照片表明相容剂的加入确实使分散相粒径尺寸明显变小,分布更加均匀,从而改善了体系的相容性。利用红外光谱谱图证明酸酐基团与尼龙末端的氨基发生了反应,对相容剂的增容机理作了初步探讨。对HDPE/PA6共混物的力学性能进行测试,结果表明,相容剂的加入会显著提高共混物的力学性能。具有高接枝率的HDPE-g-MAH接枝物对共混物体系的相容性会有更好的改善作用。利用吸油值法和氧气透过性试验对HDPE/PA6共混材料进行阻隔性能测试,结果表明,PA6加入后,材料的吸油值明显下降,氧气透过系数也有了显著降低,从而有效的提高了HDPE对非极性的有机溶剂及气体的阻隔性能。相容剂的用量对共混材料的阻隔性能也有较大影响,随其用量的增加,共混材料的阻隔性能会先提高后又下降,相容剂用量过大不利于共混材料层状结构的形成,因而会影响材料的阻隔性能。适当的螺杆转速对层状结构的形成会起决定性的作用,过高的螺杆转速会使分散相过于细化而无法形成层状结构。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 课题提出及研究内容
• 1.4 文献综述
• 第二章 高密度聚乙烯熔融接枝马来酸酐的制备与表征
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.3 结果与讨论
• 2.4 接枝机理探讨
• 2.5 本章小结
• 第三章 HDPE/PA6共混物的制备及性能测试
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.3 结果与讨论
• 3.4 本章小结
• 第四章 结论
• 4.1 全文总结
• 4.2 工作不足
• 4.3 前景展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者简介
• 攻读硕士学位期间研究成果