PAEVOH多层共挤阻隔薄膜结构-性能-加工工艺研究(2)

３．聚酰胺类（尼龙系列）

尼龙是另一种系列的阻隔材料。一般尼龙对０２的阻隔性能是聚酯类的２－－－３倍，是聚烯烃的７０＂－＇１４０倍。非晶尼龙的阻隔性能好于结晶的尼龙，非晶尼龙一个重要特性是其阻隔性能随着温度的升高而又提高，尤其适应于高温、高湿的场合。阻隔尼龙的另一个重要的特性是其强度远高于其他类的阻隔材料。通常将尼龙与低度聚乙烯等共挤出生产３层或５层的阻隔型包装膜进行使用［７１。

４．聚偏二氯乙烯系薄膜（ＰＶＤＣ）

ＰＶＤＣ由偏氯乙烯通过乳液法或悬浮法聚合制得。ＰＶＤＣ具有较高的结晶性，最大的特点是有极佳的综合阻隔性能。但由于ＰＶＤＣ性坚硬，软化点高，对热不

２

第一章绪论

稳定，容易分解，成型加工困难，所以在工业生产中常以偏二氯乙烯与一种或多种单体（如甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈、氯乙烯和不饱和羧酸类）共聚

嗍

。

ＰＶＤＣ薄膜具有优良的阻氧、防潮功能。ＰＶＤＣ可以做成极薄的薄膜，从而减少了原料的用量，降低了包装成本。ＰＶＤＣ薄膜具有热收缩，且在微波炉中加热而不会分解。较厚的双向拉伸聚偏二氯乙烯薄膜可作火腿肠的肠衣膜使用。ＰＶＤＣ薄膜还具有高度的透明性、优良的力学性能、稳定的化学性能、可靠的耐油、卫生性能以及可高温消毒杀菌等特性。另外ＰＶＤＣ乳液（或溶液）可作为涂层涂布在高强度的双向拉伸薄膜上（如Ｋ．ＢＯＰＰ，Ｋ－ＰＥＴ等），从而大大提高高强度膜的阻隔性能。ＰＶＤＣ不足之处是低温热封性差，价格较高且成型加工相当困难，废弃物回收利用比较困难，焚烧处理会产生危害大气的ＨＣＬ气体。

５．聚乙烯醇系薄膜（ＥＶＯＨ）

乙烯一乙烯醇共聚物（ＥＶＯＨ薄膜）由ＥＶＡ皂化制得。其分子结构中含乙烯及

乙烯醇单元。一般来说，ＥＶＯＨ的阻隔性取决于乙烯含量，乙烯含量增加时阻隔性下降但易于加工【９】。ＥＶＯＨ薄膜具有良好的阻隔氧和水蒸汽透过的性能以及耐油、保香等特性。但是在高湿条件下，ＥＶＯＨ薄膜的阻氧性有较为明显的下降。这说明ＥＶＯＨ的良好阻隔性也是不稳定的，受环境湿度的影响很大。因此，通常将ＥＶＯＨ干法复合在多层复合膜的中间层，再用其它具有高阻湿性的聚烯烃材料来阻止它吸附水份，以充分发挥ＥＶＯＨ阻气性强的特点。另外，为进一步提高ＥＶＯＨ薄膜阻隔水蒸汽的性能，有时在ＥＶＯＨ薄膜的表面上涂覆ＰＶＤＣ涂层，制成Ｋ－－ＥＶＯＨ薄膜。ＥＶＯＨ与其它树脂共混和复合才能制得性能优异的包装材料。常用于与ＥＶＯＨ共混复合的树脂有ＰＥ、ＰＡ、ＰＥＴ、ＰＰ等【ｌｏ】。

ＥＶＯＨ性能上的不足之处是耐热性较差，价格昂贵，目前其应用尚局限于对包装薄膜阻隔性要求高、价位相对较高的商品。

６．聚合物基纳米复合材料

纳米技术及应用研究的成果为进一步提高包装材料的阻隔性开辟了一条新的途径。将天然纳米矿物材料与聚合物进行共混改性，可将原聚合物的性能提高几倍。将改性后的粘土插层尼龙【１２１，不仅将其强度提高，同时尼龙的阻隔性能也得到提高。将片层云母、高岭土等改性聚乙烯、聚丙烯也可将基体的阻隔性能提高数倍。

７．含有液晶聚合物（ＬＣＰ）材料共挤多层膜

液晶聚合物具有极高的阻隔性。可以将ＬＣＰ与其它聚合物加工制成多层薄膜【１１１。其阻隔性能是ＰＶＤＣ、ＥＶＯＨ等材料的几倍。如美国Ｓｕｐｅｒｅｘ有限公司生产

北京化工大学硕士学位论文

的３层共挤薄膜ＰＥＴ／粘合层／ＬＣＰ，它具有极好的氧气和水蒸汽阻隔性，并具有很好的性能成本比。这种三层厚度为２５９ｍ复合薄膜，在相对湿度８５％以上的条件下，氧气渗透率不会超过２ｍｌ／ｍ２．２４ｈ．ａ仃ｎ而在此条件下相等厚度的定向ＰＥＴ薄膜，氧气的渗透率则是它的近４０倍。由于液晶聚合物具有如此优良的阻隔特性，作为新一代的高阻隔材料具有良好的发展前景。

１．２改进材料阻隔性能方法的研究进展

改进材料阻隔性的办法主要有以下几种【１３１：１．共混

通过将阻隔性较好的塑料与阻隔性较差的塑料进行共混可以改善阻隔性能。不相容共混物是指基础组分为连续相而阻隔树脂的颗粒形状等多种因素有关。当非连续相组分颗粒的纵横比为Ｌ／ｗ：１时（Ｌ为颗粒的水平方向平均尺寸，Ｗ为颗料的垂直方向的平均尺寸），共混体的平均透过率为：

Ｐ。ｖｇ＝Ｐ。［Ｐｄ＋２Ｐ。－２Ｑｄ（Ｐ。一Ｐｄ）】／［Ｐｄ＋２Ｐｃ－Ｑ。（Ｐ。－Ｐｄ）】

式中Ｐ。为连续相透过率，Ｐ为不连续相的透过率，Ｑ为不连续相的体积分数。

０∞

Ｉ∞

ｍ

●

ｏ

相对体积

图１—１两组分相容性共混体的氧透过率１．非阻隔性聚合物２．阻隔性聚合物

Ｆｉｇ．１Ｏｘｙｇｅｎｐｅｒｍｅａｔｉｏｎｔｈｒｏｕｇｈｂｌｅｎｄｓｏｆｔｗｏｃｏｍｐａｔｉｂｌｅｇｒｏｕｐ

１一Ｎｏｎ－ｂａｒｒｉｅｒｐｏｌｙｍｅｒ２一Ｂａｒｒｉｅｒｐｏｌｙｍｅｒ

以共混物的透过率对阻隔树脂的体积分数作图，结果如图１—１．当阻隔树脂形成连续相时，阻隔树脂颗粒的Ｌ／Ｗ值越大，其阻隔性越好，因此，将阻隔树脂做成薄片状．有利于提高共混物的阻隔性。而且薄片越大越薄，Ｌ／ｗ越大，阻隔性越好。当Ｌ／ｗ直趋近于无穷大时，则阻隔树脂形成多层结构，此时．具有最好的阻隔性。

此外，粘接剂或增容剂的存在．有利于减少共混物中两相间的空隙和缺陷，减

４

第一章绪论

少气体通过通道，提高阻隔性。作为不相容共混物阻隔材料．杜邦公司的Ｓｅｌａｒ层状共混物技术是一个成功的实例【１４１。

２．复合

ＲＢ

将阻隔性较差的塑料与阻隔性较好的塑料制成层状的复合薄膜可以改善阻隔性．而且有利于充分发挥各组分的作用．获得综合性能良好而成本较低的薄膜．多层复合结构中组合的各相均为连续相．可以通过湿式复合、干式复合、共挤复合三种方法加工【１５１。

多层复合结构的阻隔性可通过如下公式计算阴：

１／Ｐ－－－ｔｈｌ／Ｐｌ‰／Ｐ２＋Ａ

式中址、ｔｈ２为各层的厚度；Ｐｌ、Ｐ２为各层的透过率；Ｐ为多层材料总的透过量。多层结构的平均透过率为：

Ｐ８ｖ９２

Ｔｈ’Ｐ或Ｐｇｖｇ＿ＱｌＰｌ＋ＱｌＰｌ＋Ａ

式中Ｔｈ为材料的总厚度，ＱＩ、Ｑ２分别为各层的体积分数。

在实际应用中，可根据对阻隔性不同的要求，选择不同的阻隔层厚度。３．氧化ｒ芷圭（ＳｉＯｘ）涂覆【１６】

氧化硅涂覆包装材料有透明、用量少、无公害、可透过微波、可用多属探测器检查被包物品等显著优点。

４．使用茂金属催化剂‘１７】

在金属茂催化剂作用下，可使聚合物分子结构重新排列的更加均匀。而排列分布的均匀就产生高分子的取向效应，特别是对于结晶体聚合物，通过金属茂的催化作用后可使其渗透性减少５０％以上，也就是把聚合物阻隔性提高了一倍。此外，还使聚合物的机械性能大为提高。

５．拉伸取向㈣

在拉伸聚合物时，随着拉伸比的增加，其透过率下降。这是由于在拉伸过程中聚合物的球晶结构逐渐变成了微纤结构而排列起来，使无定形区域也变得有序化，增加了透过剂通过时的难度。

６．表面处理［１８】

在塑料的表面镀上一层薄薄的金属层，金属所特有的分子结构和其分子的规则排列阻隔了气体或液体分子的渗透，可以大大提高 …… 此处隐藏：2199字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……