蒙脱土/超支化PA6纳米复合包装材料的制备及其性能研究
发布时间：2020-12-30 01:04
聚酰胺6（PA6）薄膜透明性比较好,拉伸强度较高,并且还耐蒸煮和耐有机溶剂性,抗穿刺性优良、阻氧性能优异等,已成为重要的包装材料之一。但是传统的聚酰胺树脂为线形结构,虽然其力学性能比较好,但是它也存在着相对黏度较高、熔体流动性较差等缺点。聚酰胺-胺（PAMAM）是一种树枝状枝化高分子,分子链周围含有很多活性基团。近年来,树枝状支化大分子由于其高度支化的结构而表现出线性聚合物所没有的分子链不易缠结、低黏度、高流动性、良好的溶解性、难以结晶等一系列独特的物理化学特性。而加入PAMAM的聚酰胺6（超支化PA6）是一种高熔体流动速率、易于成型加工且耗时短、能耗与成本低、高强高韧的聚酰胺树脂。在聚合物中引入少量层状蒙脱土（MMT）纳米材料,MMT能发挥纳米片层的纳米效应,在保证复合材料力学性能的基础上,能够改变小分子物质（水蒸气、氧气等）的迁移路径,有效提高复合材料的阻隔性能。本研究采用聚酰胺6高温高压水解聚合工艺,利用PAMAM和MMT协同改性PA6,制备蒙脱土/超支化PA6纳米复合材料。并对所制备的蒙脱土/超支化PA6纳米复合材料进行一系列的表征。表征结果显示相比于其他三种蒙脱土,有机蒙脱土...
【文章来源】：湖南工业大学湖南省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
小分子在未填充（a）和填充（b）蒙脱土的聚合物材料中的扩散路径
图 1-2 蒙脱土在 PA6 基体中的三种构象Fig. 1-2 The three structures of montmorillonite in the PA6 matrix由图 1-2 所示蒙脱土在尼龙 6 基体中的三种分散状态，可以看出剥离结构的形态最佳，在此结构中尼龙 6 的分子链完全将蒙脱土的片层剥离开，并且蒙脱土的片层以单片的形式均匀分散在聚合物基体内。对于 MMT/PA6 复合材料体系已有大量相关研究报道。Picard 等[39]通过熔融共混的方法将 PA6插层到MMT中，形成了插层型 MMT/PA6纳米复合材料，复合材料体系的阻隔性能和力学性能因而得到了显著的提高。此外，作者还总结了不同阻隔模型的适用范围及其特性，修正了 Cussler-Lape 模型，并且对阻隔性能进行模拟，结果发现考虑片层的多分散性后的模拟结果比较准确，否则将会在高填充部分发生偏离。赖登旺等[40]通过在浇铸尼龙 6（MCPA6）聚合过程中加入层状硅酸盐蒙脱土进行原位接枝聚合，达到了应对轨道交通提速、机车用心磨耗盘需要提高耐热形变温度和耐磨性能的要求。Russo 等[41]采用挤出流延的手段制备了共聚尼龙/MMT 和 PA6/MMT 纳米复合材料薄膜，研究发现
并研究了聚合反应中TAPO与IPC的最佳摩尔比、反应浓度以时间的关系。将尼龙6与P-HBPA在250 ℃下密炼制得P-HBPA/PA6研究指出P-HBPA在共混物中的添加量为0.5 wt%时，共混物的拉伸度、断裂伸长率达到最大值。上大量研究表明，超支化PA6是一种高熔体流动速率、易于成型加成型时间和节约成本且力学性能优良的尼龙树脂。脱土/超支化PA6纳米复合包装材料的研究进展研究表明[78-79]，尼龙 6 经过双向拉伸成薄膜以后，其阻隔性能和大幅度提升，其中拉伸强度提高超过一倍，阻隔性能提高超过两倍伸尼龙 6（BOPA6）在包装领域中的应用更加广泛。据统计[80]，2OPA薄膜产能约为43.2万吨，其中亚洲约占35.4万吨（主要集中在韩国、泰国、印度尼西亚等国家或地区），欧洲约占 4.8 万吨，北，其他地区约占 1.1 万吨。近些年全球的双向拉伸尼龙薄膜需求中在中国市场。具体见图 1-3。
本文编号：2946673
【文章来源】：湖南工业大学湖南省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
小分子在未填充（a）和填充（b）蒙脱土的聚合物材料中的扩散路径
图 1-2 蒙脱土在 PA6 基体中的三种构象Fig. 1-2 The three structures of montmorillonite in the PA6 matrix由图 1-2 所示蒙脱土在尼龙 6 基体中的三种分散状态，可以看出剥离结构的形态最佳，在此结构中尼龙 6 的分子链完全将蒙脱土的片层剥离开，并且蒙脱土的片层以单片的形式均匀分散在聚合物基体内。对于 MMT/PA6 复合材料体系已有大量相关研究报道。Picard 等[39]通过熔融共混的方法将 PA6插层到MMT中，形成了插层型 MMT/PA6纳米复合材料，复合材料体系的阻隔性能和力学性能因而得到了显著的提高。此外，作者还总结了不同阻隔模型的适用范围及其特性，修正了 Cussler-Lape 模型，并且对阻隔性能进行模拟，结果发现考虑片层的多分散性后的模拟结果比较准确，否则将会在高填充部分发生偏离。赖登旺等[40]通过在浇铸尼龙 6（MCPA6）聚合过程中加入层状硅酸盐蒙脱土进行原位接枝聚合，达到了应对轨道交通提速、机车用心磨耗盘需要提高耐热形变温度和耐磨性能的要求。Russo 等[41]采用挤出流延的手段制备了共聚尼龙/MMT 和 PA6/MMT 纳米复合材料薄膜，研究发现
并研究了聚合反应中TAPO与IPC的最佳摩尔比、反应浓度以时间的关系。将尼龙6与P-HBPA在250 ℃下密炼制得P-HBPA/PA6研究指出P-HBPA在共混物中的添加量为0.5 wt%时，共混物的拉伸度、断裂伸长率达到最大值。上大量研究表明，超支化PA6是一种高熔体流动速率、易于成型加成型时间和节约成本且力学性能优良的尼龙树脂。脱土/超支化PA6纳米复合包装材料的研究进展研究表明[78-79]，尼龙 6 经过双向拉伸成薄膜以后，其阻隔性能和大幅度提升，其中拉伸强度提高超过一倍，阻隔性能提高超过两倍伸尼龙 6（BOPA6）在包装领域中的应用更加广泛。据统计[80]，2OPA薄膜产能约为43.2万吨，其中亚洲约占35.4万吨（主要集中在韩国、泰国、印度尼西亚等国家或地区），欧洲约占 4.8 万吨，北，其他地区约占 1.1 万吨。近些年全球的双向拉伸尼龙薄膜需求中在中国市场。具体见图 1-3。
本文编号：2946673
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