HDPE/改性蛭石复合材料的制备与气体阻隔性能研究

利用改性后的蛭石作为填充材料,通过熔融共混法制备了高密度聚乙烯(HDPE)/改性蛭石复合材料。研究了改性蛭石的添加量对复合材料热稳定性能、结晶性能、力学性能和氧气阻隔性能的影响。结果表明,相比纯HDPE,HDPE/改性蛭石复合材料仍能保持较好的拉伸强度,当含量为1%时拉伸强度为24.1 MPa,断裂伸长率先提高后下降,当含量为0.5%时断裂伸长率达到最高为535%;改性蛭石的加入提升了材料的韧性,当改性蛭石含量为1%时材料缺口冲击强度达到最高为45.8 kJ/m^(2);HDPE/改性蛭石复合材料的氧气阻隔性能明显提升,当改性蛭石含量为1%时材料的氧气阻隔性能达到最优,氧气渗透系数为6.9×10^(-15)cm^(3)·cm/(cm^(2)·s·Pa)。

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。

聚丁二酸丁二醇酯的合成工艺及气体阻隔性最新进展

生物降解高分子材料是从根本上解决塑料白色污染的重要材料之一。聚丁二酸丁二醇酯(PBS)综合性能优异,已经发展成为一种重要的生物降解高分子材料。本文阐述了目前国内外PBS合成工艺的最新进展,系统介绍了直接酯化法、酯交换法、酸酐法和扩链法制备PBS的工艺及其存在的优缺点。针对PBS作为食品包装材料的一项重要性能气体阻隔性能及阻隔原理进行了系统综述;进一步对阻隔性能的改性进展进行了总结。最后对PBS未来的研究和发展方向进行了展望,指出PBS生产技术的未来方向应该向综合性能高、成本低和绿色环保方向发展。

石墨烯/聚合物复合材料气体阻隔性能研究进展

氢能是改善国内能源结构、实现碳达峰和碳中和目标的重要举措。储氢瓶是氢能发展的关键技术之一。为了提高储氢瓶的质量储氢密度,采用聚合物内衬的轻量化Ⅳ型瓶成为重点发展方向。然而,聚合物内衬的气体阻隔性能成为了限制储氢瓶发展的核心指标。本文阐述了石墨烯提高聚合物气体阻隔性能的机理,归纳了二相和三相气体渗透理论模型,基于石墨烯的化学结构、改性分散、诱导聚合物结晶、取向四个方面总结了石墨烯/聚合物复合材料的气体阻隔性能,在此基础上展望了未来的研究方向。

气体阻隔用聚氨酯材料研究进展

聚氨酯是一种具有优异的柔韧性、弹性、可控的硬度、较高的拉伸强度、耐磨性、耐化学品性、低温稳定性及热稳定性的聚合物,适合作为气体阻隔功能的主体材料,在燃油蒸汽隔离、食品包装、轮胎修补、热气球和防火隔离等方面都有广泛的应用。聚氨酯主要由柔性链段和刚性链段共聚而成,两种结构之间由于热动力学稳定性差异所引起的相分离会制约对气体的屏蔽能力,调整分子结构和引入纳米材料强化是提高聚氨酯气体阻隔性的有效手段。蒙脱土和石墨烯是研究较为深入的纳米增强相,通过片层堆叠和引入氢键等机理提高聚氨酯对水蒸气、O_(2)、CO_(2)等气体的阻隔能力。本文从气体扩散与阻隔机理、本征聚氨酯气阻材料、纳米增强聚氨酯气阻材料等几方面阐述了气体阻隔用聚氨酯材料近年来的研究进展,并基于目前的实验进展及理论认知,对材料未来的研究方向如优化本征聚氨酯材料分子结构、提高对纳米增强相分散程度的深入探索和关注小分子气体阻隔性能等方面进行了展望。

聚乙烯醇/有机蒙脱土/硼酸气体阻隔复合膜的制备及性能

以有机蒙脱土(OMMT)为纳米填料、硼酸(BA)为化学交联剂协同改性可生物降解材料聚乙烯醇(PVA),通过溶液插层-流延成膜法制备了PVA/OMMT/BA复合膜。采用红外光谱、X射线衍射和扫描电镜对复合膜的结构、形貌进行了表征,探究了OMMT添加量对BA交联协同作用下复合膜的热稳定性、力学性能和气体阻隔性能的影响。结果表明,与纯PVA膜相比,添加4%OMMT的复合膜综合性能最优,最大热分解温度从258.4℃升高到361.6℃,拉伸强度从57.40 MPa提高到108.15 MPa,断裂伸长率从130.84%降低至77.60%,氧气透过率为21.0 cm^(3)/(m^(2)·d·0.1 MPa),较纯PVA膜降低了80.2%。

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。

气体阻隔材料制备技术的研究进展

阐述了气体阻隔材料的研究现状,归纳了目前主要制备气体阻隔材料的技术和方法,指出了各制备技术的主要应用领域,及各自的优缺点。重点讨论了多层复合技术中的干法复合、涂布复合和共挤出复合法;以及制备高气体阻隔性复合材料的共混改性方法;另外,还讨论了制备特殊气体阻隔材料的真空蒸镀技术、化学处理方法。最后,在已有制备技术的基础上对制备气体阻隔材料的新技术进行了展望。

高气体阻隔性ECO/OMMT纳米复合材料的性能研究

采用熔体共混方法制备氯醚橡胶(ECO)/有机蒙脱土(OMMT)纳米复合材料,研究其微观结构、拉伸性能和气体阻隔性能。结果表明,即使在OMMT用量较大(100份)的情况下,ECO/OMMT纳米复合材料仍能够形成插层结构;在OMMT用量较大的情况下,ECO/OMMT纳米复合材料中OMMT聚集形成刚性很强的填料网络,使复合材料的应力-应变行为趋向于塑料和短纤维补强橡胶复合材料,同时绝大多数橡胶大分子链被分隔在OMMT片层之间,显著提高了材料的气体阻隔性能。

高气体阻隔石墨/环氧纳米复合材料的可控制备

针对无内衬复合材料压力容器的气体渗漏问题,提出了一种具有高气体阻隔性能的石墨/环氧微结构有序复合材料的制备方法。采用湿化学沉淀的方法将Fe3O4磁性纳米粒子吸附到石墨微片(GNPs)的表面,实现石墨微片的表面磁性修饰(mGNPs)。在分析磁性片状粒子代表单元在磁场条件下的受力情况的基础上,确定了定向排列m-GNPs所需最小磁场强度40mT。将m-GNPs引入到环氧树脂中,通过外加磁场诱导定向排列,制备出了石墨/环氧微结构有序复合材料(m-GNPs/EP)。氦检漏试验结果表明,1%质量分数的m-GNPs/EP的氦漏率较纯树脂提高了1个数量级,较GNPs随机排列的复合材料氦漏率提高了69%。

高强度高气体阻隔性羧甲基纤维素钠/蒙脱土复合材料制备及性能研究

将蒙脱土(MMT)填充到羧甲基纤维素钠(CMC)中制得CMC/MMT复合膜,研究MMT用量对CMC/MMT复合膜的力学性能和气体阻隔性能的影响,用扫描电镜和透射电镜进行结构分析。结果表明,添加适量的MMT可以显著提高CMC/MMT复合膜的力学性能和气体阻隔性能。当MMT添加量为10%(wt,质量分数)时,CMC/MMT复合膜的拉伸强度由105MPa提高到375MPa,水蒸汽透过系数为2.079×10^(-6)g·cm/m^2·s·Pa,透氧系数为1.65×10^(-15)cm^3·cm/cm^2·s·Pa。此外,由于MMT具有耐火性,CMC/MMT复合膜具有良好的阻燃性。

PVA涂布型气体阻隔性薄膜的特性

前言 东セ口（株）开发的环境适应性强的非氯系气体阻隔性薄膜，[A—OPBH]薄膜上市已经经过了十年，在市场中得到了广泛的应用。

超高气体阻隔层涂膜的应用展望

介绍了超高气体阻隔层的特性及其在新型复合软包装材料中的应用前景。

聚丙烯/蒙脱土和聚丙烯/石墨烯交替多层材料的结构与气体阻隔性能

利用微层共挤出设备制备了蒙脱土填充聚丙烯和石墨烯填充聚丙烯的交替多层结构,构筑出连续的交替气体阻隔层,通过偏光显微镜、差示扫描量热仪、万能拉伸机以及压差法气体渗透仪测试研究了交替多层复合材料与普通共混材料的结构与性能的关系。结果表明,随着层数的增加,交替多层复合材料的氧气渗透系数在40℃时有了明显的下降,下降了19倍之多,气体阻隔性能显著提高,拉伸强度也有明显的提升,提高了12.3%。

纳米纤维素在气体阻隔包装材料中的应用进展

目的介绍纳米纤维素在包装中的应用与国内外的研究现状,阐述纳米纤维素在改善包装材料气体阻隔性能方面的作用机理、作用方式及作用效果,并对纳米纤维素在气体包装材料领域中的应用前景进行展望。方法归纳整理国内外文献,简单介绍纳米纤维素的基本性能和制备,以及纳米纤维素复合材料的制备方法,并重点整理分析纳米纤维素复合材料在阻隔包装材料领域的应用与进展。结果纳米纤维素具有来源广泛、可降解、可再生以及高结晶度等优良特性,在包装材料中加入纳米纤维素可以显著提高包装材料的气体阻隔性能。结论随着对纳米纤维素研究的不断深入,纳米纤维素在气体阻隔包装材料中的应用会越来越广泛。

聚丙烯/聚丙烯-石墨烯交替多层复合材料的结构及气体阻隔性能

利用多层共挤出技术制备了具有规整的交替层状结构的聚丙烯/聚丙烯-石墨烯(PP/PP-GR)交替多层复合材料,通过光学显微镜、扫描电子显微镜、气体渗透实验、力学性能测试研究了PP/PP-GR交替多层复合材料的结构与性能的关系。结果表明,分层叠加单元对复合材料施加的使熔体变宽变薄的"类双向拉伸"作用促进了石墨烯在PP中的分散、剥离和取向,从而使PP/PP-GR交替多层复合材料在低GR含量(体积分数0.082%)下同时具有高气体阻隔性(氧气渗透系数为1.01×10^-15 cm^3·cm/(cm^2·s·Pa))和高断裂伸长率(1080.1%)。

烷基铵盐改性蒙脱土制备高气体阻隔性天然胶乳纳米复合材料

采用不同碳链的烷基铵盐十八烷基三甲基溴化铵(STAB)与双十八烷基二甲基溴化铵(DSAB)改性蒙脱土(MMT)制备天然胶乳纳米复合材料,研究了烷基铵盐改性MMT的微观结构和分散相态,研究了MMT/天然胶乳(NRL)纳米复合材料的微观结构、分散相态、力学性能、动态加工性能和气体阻隔性能。结果表明:双链的DSAB改性MMT后,层间距更大,片层结构更加松散,改性效果优于单链的STAB。同时DSAB@MMT/NRL纳米复合材料比STAB@MMT/NRL纳米复合材料,形成了更多的插层结构,分散相态更加细致,均匀,拉伸强度更高,Payne效应更明显。MMT高长径比的片层结构能有效地降低气体分子的透过系数,且分散更加均匀,界面相互作用更强的DSAB@MMT制备的复合材料气体阻隔性能更优,添加10份DSAB@MMT可使复合材料的渗透系数较NRL下降约68%。

高气体阻隔PA/BIMSM动态硫化合金的制备

采用溴化丁基橡胶(BIIR)和溴化异丁烯–对甲基苯乙烯共聚物(BIMSM)与二元尼龙,利用动态硫化技术,通过双螺杆挤出机制备动态硫化合金(DVA)。借助原子力显微镜、橡胶加工分析仪、动态机械热分析仪对获得的DVA分别进行了微观相态和动态性能分析。结果表明,BIMSM体系与二元尼龙的界面作用和相容性大于BIIR,增容剂MP加入改善了橡塑界面作用,从而形成更精细的相态结构。力学性能和气密性能测试表明,BIMSM体系获得的DVA拉伸、撕裂、压缩永久变形性能较好,气体阻隔性能约为传统的热固性的BIIR气密层的7~8倍。增容剂明显改善了DVA的各项力学性能,但对气密性能改善作用不大。

水滑石/环氧化天然橡胶/丁苯橡胶气体阻隔复合材料的性能研究

制备水滑石(LDHs)/环氧化天然橡胶/丁苯橡胶气体阻隔复合材料,研究LDHs用量对复合材料的硫化特性、物理性能、动态力学性能、气密性和耐屈挠性能的影响。结果表明:随着LDHs用量增大,复合材料的t_(90)缩短,拉伸强度呈增大趋势,储能模量在玻璃态变化不大,在高弹态呈增大趋势;与未添加LDHs的复合材料相比,添加LDHs的复合材料损耗因子在过渡区(0℃)减小,在高温区(60℃)增大;添加5份LDHs的复合材料气密性和耐屈挠性能较好。

LDHs基气体阻隔薄膜材料的研究进展

透明且具有柔性的气体阻隔材料在电子器件封装、食品和药品保存等方面显示出广阔的应用前景。本文从材料的结构设计、制备方法和性能强化途径几个方面综述了层状双金属氢氧化物(LDHs)基气体阻隔薄膜材料的研究发展现状。研究指出,以绕道理论模型为理论支撑展开的主体、客体及主客体间的相互作用设计是材料性能提升的关键。首先,主体LDHs纳米片具有可调节的长径比,这对于调控气体阻隔性能来说是一种理想的填充材料;其次,聚合物客体的种类多样性赋予了LDH/聚合物气体阻隔薄膜独特的力学、光学和电化学特性,为气体阻隔薄膜的实际应用提供了更广阔的空间,同时对聚合物基体的物理化学特性的调节可提升阻隔性能;再者,调节LDHs和聚合物之间的相互作用力可进一步减小主客体间的自由体积,使得气体阻隔特性进一步提升,同时,有序的2D结构赋予了LDHs纳米片的高取向,可以延长气体分子的扩散路径而提高薄膜材料的非渗透性。最后,提出LDHs基气体阻隔薄膜材料性能强化将成为LDHs基气体阻隔薄膜材料发展的新方向。