高阻隔性復合材料微納層疊制備裝置及其性能的研究.pdf

1、高分子材料以其密度小、容易加工、價格低以及不易破碎等優(yōu)點，近年來被大量地應用于食品、藥品、農藥等領域，阻隔復合材料制品得到了快速的發(fā)展?？梢酝ㄟ^表面處理技術、多層復合技術、層狀共混技術等來制備阻隔復合材料，近年開發(fā)出了微納層疊制備技術，對不同種類和性能的高分子材料共擠出之后通過不斷的分割和疊合，制備出復合材料，具有交替層疊結構，從而獲得良好的阻隔性能。微納層疊制備技術近年來已經有了快速的發(fā)展，但現(xiàn)有方法還存在層疊器結構復雜、高分子材料熔

2、體流動不均勻、分層效率低等不足。
　　 本文從創(chuàng)新層疊器原理出發(fā)，開發(fā)了一種采用熔體扭轉方法制備高阻隔性層疊復合材料的新裝置，通過高分子材料熔體在層疊器中發(fā)生分割-90°扭轉-匯流實現(xiàn)疊層復合，層疊器設計及制造工藝簡單，對稱的流道使得熔體流動更加均勻，創(chuàng)新的流道結構提高了分層效率。對加工好的微納層疊設備進行了安裝調試，通過實驗驗證了微納層疊制備裝置可以生產出具有明顯交替層疊結構的復合材料，層的厚度可以通過螺桿轉速調控，層數(shù)可以通

3、過層疊器的個數(shù)調控。
　　 使用微納層疊制備裝置，進行了2層、8層、32層數(shù)時EVOH+PP/PP、EVOH/PP、HDPE/PA6、HDPE/MMT體系微納層疊擠出的實驗，研究微納層疊作用與阻隔性能之間的關系。測試復合材料的阻隔性能，發(fā)現(xiàn)EVOH+PP/PP體系隨著層數(shù)的增加阻隔性能也在增加，EVOH/PP、HDPE/PA6體系隨著層數(shù)的增加并未增加，HDPE/MMT體系隨著層數(shù)的增加阻隔性能也沒有發(fā)生增加。對復合材料斷面進行

4、電鏡掃描，發(fā)現(xiàn)EVOH+PP/PP體系在層疊器的拉伸作用下EVOH發(fā)生了形態(tài)的變化，從而使得復合材料阻隔性能提高;EVOH/PP、HDPE/PA6體系在層疊作用下阻隔性能并沒有提高，可能是由于厚度變化過程中阻隔材料層的破壞影響實驗結果;HDPE/MMT體系中由于MMT與HDPE之間的相容性較差，層疊未能使得MMT發(fā)生剝離和分散，所以未能提高復合材料的阻隔性能。
　　 在實驗中，發(fā)現(xiàn)新型微納層疊制備裝置存在著熔體壓力降大等需要改進

5、的地方。本文使用Moldex3D軟件對高分子材料熔體在層疊器流道中的流動進行了模擬分析，分析了層疊器流道沿擠出方向長度、流道入口出口中心間距、流道入口出口截面變化等結構尺寸因素與熔體壓力降之間的關系，為制備出熔體壓力降更小的層疊器奠定了基礎。阻隔性能的測試需要樣品的厚度在2mm以下，但是層疊器流道中熔體厚度是10mm，喇叭口模在不破壞復合材料層疊結構時，使得厚度均勻變小，使用Moldex3D軟件對喇叭口模中高分子材料熔體流動進行分析并修