温度和疲劳共同作用对溴化丁基橡胶气体阻隔性能的影响

溴化丁基橡胶(BIIR)因其出色的气体阻隔性能成为轮胎内衬层首选材料,但轮胎使用过程中因摩擦生热产生的高温和滚动过程中的屈挠疲劳作用,其性能和使用寿命将会受到很大的影响,因此,探索温度和疲劳作用对BIIR气体阻隔性能的影响具有重要意义。文中对比研究了温度和屈挠疲劳单因素作用以及双因素作用下,BIIR气体阻隔性能的变化情况;通过交联密度测试、动态力学热分析及透射电镜等手段,探寻了BIIR在温度和疲劳双因素作用下其分子交联网络和填料分布情况的变化。结果表明,热老化作用使BIIR交联度增加,气体阻隔性能提高;疲劳作用对其气体阻隔性能的影响也较小;但温度和疲劳共同作用下,BIIR在较高温度下形成的交联网络又经屈挠疲劳的作用,更易发生裂解,并带动填料粒子的“移动”,导致了BIIR橡胶气体阻隔性能的大幅降低。

纤维性能对纸张水蒸气阻隔性能的影响

本研究利用不同种类、不同程度打浆处理及硅烷化改性的纸浆纤维,制备物化性能不同的纸张,调控纸张的三维孔隙结构,从纤维的物理性能和化学疏水改性对纸张结构影响的角度,探讨纤维性能(打浆度、纤维长度及分布、保水值、纤维形貌和亲/疏水性等)对纸张水蒸气阻隔性能的影响。结果表明,纸张的水蒸气阻隔性能受纤维打浆度和亲/疏水性的影响较大。测试条件(23±0.5)℃、相对湿度(50±1)%时,打浆度从13.5°SR增至90°SR的未漂化学针叶木浆制备的定量60 g/m^(2)纸张的水蒸气透过率从954.5 g/(m^(2)·d)降低至93.77 g/(m^(2)·d);测试条件为(23±0.5)℃、相对湿度(75±1)%时,疏水改性纤维纸张比未改性纤维纸张的水蒸气透过率降低了11.6%,纸张的水蒸气透过率受疏水改性纤维配抄比例的影响较大。

两段阶梯加热成膜工艺对蛋白基复合材料疏水性和阻隔性能的影响

目的:改良成膜加热工艺。方法:将薄膜基材采用一段35,40,45,50,55℃低温解链,二段85℃变性加热的方法制备乳清分离蛋白—普鲁兰多糖薄膜。研究比较了薄膜结构、疏水性、阻隔性能和力学性能的变化,确定了优化成膜工艺条件。结果:两段阶梯加热的薄膜对比未变性交联(25℃)的薄膜和一段加热(85℃)的薄膜,阻氧性能提高了25.0%~58.7%,拉伸强度(TS)增强了54.8%~89.9%,断裂伸长率(EAB)增强了40.2%~59.2%,水蒸气阻隔性能提高了20.0%~52.6%。结论:两段阶梯加热的成膜方式能控制蛋白质解链程度,促进成膜基材基团之间的反应且45℃/85℃加热条件对提高薄膜各项性能的作用最为显著。

有机酸改性聚乙烯醇涂布对纸张阻隔性能影响

为了提高聚乙烯醇(PVA)涂布纸张的阻隔性能,采用琥珀酸(SA)、柠檬酸(CA)或二者协同策略对PVA化学改性,探究了有机酸改性PVA涂布对纸张防水、防油和水蒸气阻隔性能的影响。结果表明,有机酸改性PVA的溶胀度明显下降,其中SA与CA协同改性PVA(PVA-SC)的溶胀度下降最大,为未改性PVA的14%;当涂布量为5.0 g/m2时,相较于未改性PVA,PVA-SC涂布纸Cobb60值下降约50%,水蒸气透过率下降90%;有机酸改性PVA和未改性PVA均具有优异的防油性能。在改性或未改性PVA涂布液中添加AKD乳液,涂布后纸张表面自由能大幅下降,接触角增大,疏水性增强。

硅氧共掺DLC薄膜的制备及阻隔性能研究

目的研究硅(Si)、氧(O)元素掺杂对类金刚石(Diamond like Carbon,DLC)薄膜沉积、结构、表面形貌以及阻隔性能的影响,为高效制备高阻隔硅氧共掺类金刚石(Si and O Incorporated DLC,Si/O-DLC)薄膜提供新的思路参考。方法利用微波等离子体化学气相沉积(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition,PECVD)技术在聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene terephthalate,PET)基底表面沉积Si/O-DLC薄膜,具体研究反应单体中六甲基二硅氧烷(Hexaethyldisiloxane,HMDSO)含量对薄膜沉积和阻隔性能的影响。通过台阶仪、傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)表征薄膜厚度、结构和微观形貌,并通过测试氧气透过率表征复合薄膜的阻隔性能。结果随着混合气体中HMDSO含量增加,薄膜的沉积速率提高,不同高度位置上沉积速率波动变弱,平均沉积速率最高达到310 nm·min^(–1),同时,薄膜中Si、O元素含量增加,相关的键合结构含量增加,薄膜表面致密性变差,氧气阻隔性能变弱;当HMDSO流量控制在1 mL·min^(–1)时,PET薄膜的氧气透过率可从未涂覆时的132mL·m^(2)·d^(–1)降低至2mL·m^(2)·d^(-1),阻隔性能明显改善。结论在一定工艺条件下,通过微波PECVD技术在PET薄膜表面涂覆Si/O-DLC薄膜,可明显改善其阻隔性能。

药品及食品包装用聚乙烯膜阻隔性能研究

目的 研究不同厚度低密度聚乙烯膜与高密度聚乙烯膜的氧气透过量和水蒸气透过量的变化情况,分析膜厚度对氧气透过量和水蒸气透过量的影响,为药品包装及食品包装在厚度、材质选择方面提供依据和指导。方法 分别采用压差法和红外法对不同厚度的聚乙烯膜进行氧气透过量和水蒸气透过量的测试。结论 氧气透过量随聚乙烯薄膜的增加而降低,水蒸气透过量随聚乙烯薄膜的增加而降低。相同厚度的膜,高密度聚乙烯膜的氧气透过量和水蒸气透过量均低于低密度聚乙烯膜。不同厚度不同材质的聚乙烯膜氧气透过量和水蒸气透过量不同。

蜂蜡和甘油含量对大豆蛋白膜机械性能和阻隔性能的影响

研究添加蜂蜡(质量分数分别为1%、2%、3%、4%、6%、8%和10%)和甘油(质量分数分别为40%和50%)交互作用对大豆蛋白膜机械性能和阻隔性能的影响。结果表明,蜂蜡以固体小颗粒的状态分散于大豆蛋白膜中,能够提高大豆蛋白膜的抗张强度、氧气透过率、阻水性能和表面接触角,降低水蒸气透过率以及断裂延伸率。甘油浓度升高有助于蜂蜡与大豆蛋白分子相结合,提高大豆蛋白膜的综合性能。

蒙脱土纳米增强二苯醚亚苯基硅橡胶的阻隔性能研究

进行有机蒙脱土对二苯醚亚苯基硅橡胶纳米增强改性的研究。利用FTIR,XRD和TEM进行组织结构分析并测试耐辐照、耐液体溶胀和气体阻隔性能。结果表明,钠基蒙脱土(Na-MMT)经插层剂三十六烷基甲基溴化铵处理后,得到有机化蒙脱土(OMMT),OMMT的层间距比Na-MMT提高近65%;OMMT在橡胶复合材料中主要呈现纳米插层结构分布;二苯醚亚苯基硅橡胶纳米复合材料的耐辐照、耐液体溶胀和气体阻隔性能得到明显提高,其原因乃源于蒙脱土片层结构的阻隔性能形成的纳米阻隔墙效应。

HDPE/MPA共混物层状结构及阻隔性能研究

将少量对烃类溶剂具有高效阻隔作用的阻隔性树脂——改性尼龙（ＭＰＡ）与高密度聚乙烯（ＨＤＰＥ）共混，通过对共混工艺条件和分散相ＭＰＡ形态的控制，可获得具有高阻隔性能的ＨＤＰＥ／ＭＰＡ共混材料。利用Ｈａａｋｅ转矩流变仪、ＳＥＭ分析、阻隔性能测试等方法，研究了共混组分的流变特性、分散相层状形成的基本条件、层状的分散形态以及共混物吹塑瓶的溶剂阻隔性能。结果表明，较低剪切的混合有利于分散相ＭＰＡ层状的形成，从ＳＥＭ照片上可看到沿瓶壁厚度方向形成的相互贯穿的层状网络结构。共混物吹塑瓶的二甲苯渗透率较纯ＨＤＰＥ瓶的渗透率有大幅度降低。

功能氧化石墨烯纳米带/热塑性聚氨酯复合材料薄膜的制备及阻隔性能

以氧化解压多壁碳纳米管的方法制备了氧化石墨烯纳米带(GONRs),然后用异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)对GONRs化学修饰得到功能氧化石墨烯纳米带。采用溶液成形的方法在涂膜机上制备了功能氧化石墨烯纳米带(IPGONRs)/热塑性聚氨酯(TPU)复合材料薄膜,研究了IP-GONRs对TPU薄膜阻隔性能的影响。扫描电镜和X射线衍射的数据表明,IP-GONRs完全剥离地均匀分散在TPU基体中,并且基本沿着纳米复合材料薄膜表面平行分布。仅添加3.0%(质量分数,下同)的IP-GONRs时,TPU薄膜的氧气透过率便下降67%,因此获得了具有优异阻隔性能的IPGONRs/TPU纳米复合材料薄膜。这种具有优异阻隔性能的复合材料薄膜在食品包装和轻量气体存储容器方面有潜在的应用。

氧化石墨烯/聚乙烯醇复合材料的制备及其阻隔性能

以层状石墨为原料制备了氧化石墨烯(GO),将其引入到聚乙烯醇(PVA)基体中,得到GO/PVA复合材料。借助X射线衍射分析和差示扫描量热分析表征了复合材料的结晶性能,使用气体渗透测试仪分析了复合材料的氢气阻隔性能。分析结果表明:当GO质量分数低于0.5%时,片层结构的GO导致PVA的结晶度增加;当GO质量分数大于0.5%时,PVA的结晶度降低。复合材料的氢气阻隔性能受到GO添加量和PVA结晶度的协同影响。

大豆分离蛋白膜阻隔性能影响因素的研究

应用单因素分析和正交设计试验对大豆分离蛋白(SPI)在塑料板上的成膜工艺进行研究,结果表明:大豆分离蛋白膜阻隔性能影响因素显著程度为:甘油添加量和成膜液pH值为显著因素,其次是大豆分离蛋白含量和干燥温度,最佳工艺条件为:大豆分离蛋白含量4 g/100 mL,甘油添加量(大豆分离蛋白∶甘油=5∶2.5),成膜液pH值为9,70℃恒温干燥6 h,可制得阻隔性能较好的可食性薄膜。

PCL/SiO_x复合膜的热学、力学及阻隔性能

利用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法制备聚己内酯(PCL)/氧化硅(Si Ox)复合膜,研究了Si Ox镀膜时间对PCL热学、力学及阻隔性能的影响。结果表明,随着镀膜时间的延长复合膜阻隔性提高;测试温度为25℃时,PCL和PCL/Si Ox(60 min)薄膜的氧气透过率分别为1 868和1 123 cm3/(m2·24h),水蒸气透过率分别为92.1和81.1 g/(m2·24h),其热学和力学性能几乎保持原有PCL的性能,蒸镀Si Ox可提高PCL对氧气和水蒸气的阻隔性。

硅烷偶联剂对蒙脱土/NR纳米复合材料气体阻隔性能的影响

试验研究硅烷偶联剂对蒙脱土(MMT)/NR纳米复合材料性能的影响。结果表明,在MMT/NR复合材料中加入硅烷偶联剂,可提高复合材料的物理性能、耐热空气老化性能、气体阻隔性能和热稳定性。硅烷偶联剂KH-560的改性效果最好,其最佳用量为3份。

微层PP/(PP+EVOH)复合材料的结构与阻隔性能

利用自制的微纳叠层共挤出成型设备,以聚丙烯(PP)和乙烯—乙烯醇塑料(EVOH)为原料,制备了具有交替层状结构的PP/(PP+EVOH)复合材料。通过扫描电子显微镜和气体渗透实验研究了微层共挤出复合材料的形态结构及其对复合材料气体阻隔性能的影响。结果表明,通过微层共挤出技术,PP层与(PP+EVOH)层沿挤出方向呈现连续交替层状分布,层与层平行排列,EVOH作为阻隔功能材料只分布于(PP+EVOH)层。随着层数的增加,EVOH在PP基体中的分布形态由球形变为一维纤维状,进而变为二维片状,同时PP/(PP+EVOH)复合材料的阻隔性能得到明显提升。

高岭土/白炭黑并用填充丁基橡胶复合材料的气体阻隔性能

以改性高岭土(MK)和白炭黑(PS)作为增强剂,采用熔融共混法制备了一系列的丁基橡胶(ⅡR)复合材料,并对其微观结构、力学性能和气体阻隔性能进行了分析测试。结果表明:MK以片层结构,PS以球状结构分散于ⅡR基体中,有效地改善了ⅡR复合材料的力学性能和气体阻隔性能;MK与PS单独填充时,MK/ⅡR的定伸应力低于PS/ⅡR,而拉伸强度和气体阻隔性能则明显高于PS/ⅡR,而且随着MK用量的增加,MK/ⅡR的相对渗透率逐渐降低;MK与PS并用填充时,(MK+PS)/ⅡR的定伸应力接近PS/ⅡR,拉伸强度与MK/ⅡR相差较小,(MK+PS)/ⅡR的气体阻隔性能普遍高于含等量的MK和PS单独填充的ⅡR复合材料,并用填充复合材料具有良好的综合力学性能和气体阻隔性能。

纳米纤维素晶须对聚乳酸薄膜的结构和力学及阻隔性能的影响

为了改善聚乳酸(PLA)薄膜的韧性和阻隔性能,文中利用流延法制备了不同配比的PLA/纳米纤维素晶须(NCW)复合薄膜,并对其结构、热性能、力学及阻隔性能进行了研究。研究发现,NCW加入后,在PLA基体中分散不均,添加3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTS)为界面改性剂后,其在基体中的分散性明显改善;NCW的加入会提高薄膜的玻璃化转变温度、结晶温度和熔融温度,对PLA的结晶有促进作用,并能明显提高薄膜的热稳定性;NCW加入后,会导致薄膜的拉伸强度和模量的降低,但当APTS添加后,薄膜的强度和模量有所改善,薄膜的断裂伸长率会随着NCW含量的增加而明显增大;另外,NCW的添加有助于薄膜阻隔性能的提高。

微层共挤出PP/EVOH共混物的阻隔性能

利用微层共挤出技术对聚丙烯(PP)/乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)共混物进行二次加工,制备出了气体阻隔性能显著提高的PP/EVOH共混复合材料。通过电子扫描显微镜、气体渗透实验研究了微层共挤出共混物的形态结构及其对共混物阻隔性能的影响。研究结果表明,微层共挤出技术能够有效调节EVOH分散相在PP基体中的形态结构,随着层数的增加,使其从零维球形变形为一维纤维状,进而演变成二维片状,这些形态导致128层微层共挤出共混物的气体阻隔性能较普通共混物提高了52倍。

乳清蛋白添加量对交联羧甲基玉米淀粉可食膜阻隔性能的影响

以交联羧甲基玉米淀粉(CCMS)为原料,辅以增强剂、增塑剂、脱泡剂及脱膜剂等,通过流延方法制备了交联羧甲基玉米淀粉/乳清蛋白可食性复合包装膜。实验考察了乳清蛋白粉的添加量对交联羧甲基玉米淀粉可食性膜阻隔性能的影响。结果表明:乳清蛋白添加量为15%(质量分数)时,可食性复合膜的阻隔性最好,其透氧系数为0.312×10-15cm3.cm/(m2.s.Pa),水蒸气透过系数为2.89 g.mm/(m2.d.kPa),吸水稳定性好。

射频等离子体沉积非晶碳氢薄膜及其阻隔性能

采用射频辉光放电等离子体化学气相沉积系统,,以甲烷和氩气作为工作气体在PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)片和玻璃片基上沉积了非晶碳氢薄膜,利用傅立叶变换红外光谱(FTIR)对碳氢薄膜的结构进行研究,并且通过透水蒸汽相对比较实验检测了PET上沉积碳氢膜的阻隔性能,详细讨论了沉积工艺参数对碳氢薄膜结构和阻隔性能的影响。实验结果证明,沉积的薄膜越厚,碳氢膜的含量越高,阻隔性能越好,沉积碳氢膜的PET阻隔性比原始PET都有明显提高,当膜厚达900nm时,阻水蒸汽透过率可提高7倍。