低表面能含氟聚烯烴共混體系的制備、結(jié)構(gòu)與阻隔效應(yīng).pdf

1、本研究設(shè)計(jì)了一種低表面能的含氟聚烯烴共混阻隔材料，其阻隔層為低表面能的含氟聚丙烯(FPP)。含氟聚丙烯具有優(yōu)異的拒水拒油性，能有效降低水和烷烴類溶劑在其表面的浸潤(rùn)性能。
　　 論文首先采用反應(yīng)性擠出的方法制備了低表面張力的含氟聚丙烯(FPP)，并對(duì)含氟丙烯酸酯類單體接枝聚丙烯的工藝條件及反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行研究。采用表面光電子能譜(XPS)、X—射線衍射(XRD)、熱分析(DSC))、偏光顯微鏡(POM)、熔融指數(shù)儀和萬能材料試驗(yàn)機(jī)等測(cè)

2、試技術(shù)對(duì)含氟聚丙烯的表面性能、結(jié)晶行為和力學(xué)性能進(jìn)行分析。結(jié)果表明，含氟基團(tuán)在FPP材料表面聚集，越接近材料的表面，氟的濃度越高。FPP的表面張力明顯降低，可降低至20mN/m左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于普通PP(約30mN/m)。XRD及DSC分析表明，含氟丙烯酸酯反應(yīng)單體能誘導(dǎo)聚丙烯β晶型的出現(xiàn)，接枝后的FPP為α晶和β晶共存的一種混晶結(jié)構(gòu)，偏光顯微鏡顯示FPP中β晶的環(huán)狀球晶形態(tài)。FPP表面的含氟基團(tuán)和β晶體的存在導(dǎo)致FPP的抗沖擊強(qiáng)度和熱變形

3、溫度提高。另外，含氟聚丙烯具有較好的紫外光吸收能力，能有效阻止紫外光的透過。當(dāng)含氟丙烯酸酯含量為20％時(shí)，F(xiàn)PP在290至400nm處紫外光的透過率在3％—20％之間，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于普通PP的35％—70％。
　　 然后利用層狀共混技術(shù)制備PP/FPP層狀阻隔材料，研究層狀形態(tài)與螺桿轉(zhuǎn)速、擠出溫度等工藝條件之間的關(guān)系，分析分散相與基體相的兩相粘度比、界面張力對(duì)層狀形態(tài)的影響，并采用層狀共混吹塑技術(shù)制備了PP/FPP吹塑容器，研究吹塑工

4、藝以及原料配比對(duì)PP/FPP吹塑容器滲透性能的影響，確定最佳工藝。結(jié)果表明，層狀形態(tài)與兩相粘度比和兩相間的界面張力有關(guān)，當(dāng)η分散/η基體＞1時(shí)，有利于層狀形態(tài)形成。層狀形態(tài)阻礙了斷裂紋的發(fā)展，導(dǎo)致PP/FPP共混材料斷裂強(qiáng)度增加。PP/FPP吹塑容器對(duì)極性溶劑丙酮、非極性溶劑二甲苯和水的阻滲透性能明顯提高，尤其是對(duì)水的阻滲透性。當(dāng)加工溫度為190℃，螺桿轉(zhuǎn)速為400rpm時(shí)，PP/FPP吹塑容器可形成薄而長(zhǎng)的層狀結(jié)構(gòu)，此時(shí)吹塑容器的阻滲

5、透性能最佳。
　　 最后針對(duì)低表面能的含氟聚烯烴阻隔材料的阻滲透性能進(jìn)行理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。研究認(rèn)為，層狀阻隔材料的介質(zhì)滲透過程可分為基體材料、阻隔層材料的本體滲透作用和二元組分間界面的滲透作用。當(dāng)阻隔層的滲透作用遠(yuǎn)低于基體和界面之間的滲透作用時(shí)，阻隔層的本體滲透作用可以忽略，此時(shí)僅考慮基體本體及其和阻隔層之間的界面滲透作用。針對(duì)低表面能含氟聚烯烴層狀阻隔材料，其阻隔機(jī)理可以認(rèn)為是基體的擴(kuò)散曲折路徑理論和界面間的毛細(xì)浸潤(rùn)速率降低