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EVOH/纳米SiO_2高阻隔包装材料的制备、结构及其性能

作　者: 刘亦武
导　师: 刘跃军；魏珊珊
学　校: 湖南工业大学
专　业: 材料加工工程
关键词: EVOH 纳米SiO2 纳米复合材料 振动力场 阻隔性能
分类号: TB484
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


产品在贮存、运输等流通过程中常会受到各种不利因素的破坏和影响,采用合理的包装可使产品免受或减少这些影响。通过高阻隔材料包装产品可实现对包装内气体成分及含量的控制,从而有效地延长产品的保质期,因此高阻隔材料成为最为重要的功能包装材料之一。本课题对EVOH/纳米SiO2高阻隔包装材料的制备、结构及其性能进行了研究,主要内容有:在复合剪切力场下,用化学沉淀法制备了纳米SiO2,并对产品进行了表征;采用不同共混法制备了EVOH/纳米SiO2复合材料,研究了加工工艺（共混工艺和吹膜工艺）,通过对复合材料的表征,分析了加工工艺对制备高阻隔包装膜结构与性能的影响;用不同的偶联剂和聚合物接枝改性纳米SiO2,并与EVOH复合制备复合材料,研究了复合材料的界面结构,并讨论了界面结构与其性能之间的关系;在较佳的加工工艺和纳米SiO2改性方法下制备了EVOH/纳米SiO2复合材料的膜材和板材,系统的对膜材和板材进行了表征,并对其进行紫外辐照处理,分析了紫外辐照处理对复合膜的影响;在振动力场下加工EVOH/纳米SiO2复合膜,分析振动力场下加工高阻隔材料对其结构与性能的影响。结果表明:在复合剪切力场下制备的纳米SiO2的形貌近似球形、平均粒径为19.5 nm且分布较窄,原位改性的效果良好;合理的加工工艺改善了EVOH/纳米SiO2复合材料薄膜结构的有序程度和结晶形态等,使薄膜的性能得到明显提高;溶液共混法制备的复合材料,纳米SiO2在EVOH中的分散性较熔融共混法好;聚合物接枝改性和偶联剂改性的纳米SiO2在EVOH中的分散性、相容性和界面作用得到了改善,复合膜的性能得到提高,KH550是体系的较佳改性剂;纳米SiO2填充EVOH能提高复合材料结晶性能等,从而使复合材料的膜材与板材的各性能得到明显提高;而合理的紫外辐照也能提高复合膜性能;振动力场下加工复合材料,改善了纳米SiO2的分散性,改变了复合材料晶体的晶型及取向,而使复合材料的性能提高。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-11
第一章 绪论  11-23
  1.1 高分子材料阻隔机理的研究现状  11-12
  1.2 高阻隔性塑料包装材料及改性  12-15
  1.3 阻隔技术  15-19
  1.4 聚合物/无机物纳米复合高阻隔材料  19-21
    1.4.1 聚合物/无机物纳米复合高阻隔材料的研究现状  19-20
    1.4.2 EVOH 简述及研究现状  20-21
    1.4.3 纳米Si0_2简述  21
  1.5 本课题研究目的及研究内容  21-23
第二章 复合剪切力场下纳米Si0_2的制备及其原位改性  23-38
  2.1 实验部分  23-26
    2.1.1 实验思路  23-24
    2.1.2 主要原料及试剂  24
    2.1.3 主要设备  24
    2.1.4 纳米Si0_2的制备及原位改性  24-25
    2.1.5 表征与测试  25-26
  2.2 结果与讨论  26-36
    2.2.1 复合剪切力场下纳米Si0_2的形成过程  26-27
    2.2.2 原位改性分析  27
    2.2.3 制备纳米Si0_2的配方优化设计  27-32
    2.2.4 不同剪切力场对纳米Si0_2粒径的影响  32-33
    2.2.5 XRD 分析  33
    2.2.6 TEM 分析  33-34
    2.2.7 FTIR 分析  34-35
    2.2.8 TG 分析  35-36
    2.2.9 复合剪切力场下并流式进料的讨论  36
  2.3 本章小结  36-38
第三章 EVOH/纳米Si0_2复合材料的加工工艺探索  38-61
  3.1 实验部分  38-41
    3.1.1 实验思路  38-39
    3.1.2 主要原料及试剂  39
    3.1.3 主要设备  39
    3.1.4 纳米Si0_2的制备及改性  39-40
    3.1.5 熔融共混法制备EVOH  40
    3.1.6 熔融共混法制备EVOH  40
    3.1.7 溶液共混法制备EVOH/纳米Si0_2复合材料  40
    3.1.8 表征与测试  40-41
  3.2 结果与讨论  41-60
    3.2.1 不同吹膜工艺制备复合膜的POM 分析  41-42
    3.2.2 不同吹膜工艺制备复合膜的DSC 分析  42-43
    3.2.3 不同吹膜工艺制备复合膜的XRD 分析  43
    3.2.4 吹膜工艺对EVOH/纳米Si0_2复合膜拉伸强度的影响  43-45
    3.2.5 吹膜工艺对EVOH/纳米Si0_2复合膜透湿性能的影响  45-47
    3.2.6 吹膜工艺对EVOH/纳米Si0_2复合膜透氧性能的影响  47
    3.2.7 吹膜工艺对EVOH/纳米Si0_2复合膜透明性的影响  47-48
    3.2.8 剪切速率-剪切粘度-温度实验曲线分析  48-50
    3.2.9 剪切速率-剪切应力-温度实验曲线分析  50-52
    3.2.10 EVOH  52-54
    3.2.11 FTIR 分析  54-55
    3.2.12 TEM 分析  55
    3.2.13 溶液共混法制备EVOH/纳米Si0_2复合材料的SEM 分析  55-56
    3.2.14 溶液共混法制备EVOH/纳米Si0_2复合材料的DSC 分析  56-57
    3.2.15 溶液共混法制备EVOH/纳米Si0_2复合材料的TG 分析  57
    3.2.16 溶液共混法制备复合材料的力学性能分析  57-58
    3.2.17 溶液共混法制备复合材料的阻隔性能分析  58-59
    3.2.18 溶液共混法制备复合材料透明性能分析  59-60
  3.3 本章小结  60-61
第四章 EVOH/纳米Si0_2复合材料的界面结构分析  61-78
  4.1 实验部分  61-63
    4.1.1 实验思路  61-62
    4.1.2 主要原料及试剂  62
    4.1.3 主要设备  62
    4.1.4 工艺方法  62-63
    4.1.5 表征与测试  63
  4.2 结果与讨论  63-76
    4.2.1 FTIR 分析  63-65
    4.2.2 TEM 分析  65-66
    4.2.3 SEM 分析  66-68
    4.2.4 EVOH/纳米Si0_2复合材料的流变性能分析  68-70
    4.2.5 EVOH/纳米Si0_2复合材料力学性能分析  70-72
    4.2.6 EVOH/纳米Si0_2复合材料动态力学性能分析  72-73
    4.2.7 EVOH/纳米Si0_2复合材料的阻隔性能分析  73-74
    4.2.8 EVOH/纳米Si0_2复合材料的透明性能分析  74-75
    4.2.9 EVOH/纳米Si0_2复合材料的耐热性能分析  75-76
  4.3 本章小结  76-78
第五章 EVOH/纳米Si0_2复合材料的结构表征与性能研究  78-95
  5.1 实验部分  78-80
    5.1.1 实验思路  78
    5.1.2 主要原料及试剂  78
    5.1.3 主要设备  78
    5.1.4 工艺方法  78-80
    5.1.5 表征与测试  80
  5.2 结果与讨论  80-94
    5.2.1 EVOH/纳米Si0_2复合材料片材的力学性能分析  80-84
    5.2.2 EVOH/纳米Si0_2复合材料片材的动态力学性能分析  84-85
    5.2.3 EVOH/纳米Si0_2复合材料片材的热性能分析  85-90
    5.2.4 EVOH/纳米Si0_2复合材料膜材的结晶性能分析  90
    5.2.5 EVOH/纳米Si0_2复合材料膜材的力学性能分析  90-92
    5.2.6 EVOH/纳米Si0_2复合材料膜材的阻隔性能分析  92-93
    5.2.7 EVOH/纳米Si0_2复合材料膜材的透明性分析  93-94
  5.3 结论  94-95
第六章 紫外辐照对EVOH/纳米Si0_2复合材料的性能影响  95-101
  6.1 实验部分  95-96
    6.1.1 实验思路  95
    6.1.2 主要原料及试剂  95
    6.1.3 主要设备  95
    6.1.4 工艺方法  95-96
    6.1.5 表征与测试  96
  6.2 结果与讨论  96-100
    6.2.1 紫外辐照对复合膜力学性能的影响  96-97
    6.2.2 紫外辐照对复合膜阻隔性能的影响  97-99
    6.2.3 紫外辐照后复合膜性能的时效变化  99-100
  6.3 结论  100-101
第七章 振动力场下EVOH/纳米Si0_2复合材料的制备及研究  101-117
  7.1 实验部分  101-103
    7.1.1 实验思路  101-102
    7.1.2 主要原料及试剂  102
    7.1.3 主要设备  102
    7.1.4 工艺方法  102
    7.1.5 表征与测试  102-103
  7.2 结果与讨论  103-115
    7.2.1 振动力场下制备高分子材料对其聚集态的影响  103-105
    7.2.2 振动力场下制备纳米复合材料对其分散性的影响  105-108
    7.2.3 振动力场下复合材料的流变性能测试  108-113
    7.2.4 振动力场下制备的复合膜力学性能分析  113-114
    7.2.5 振动力场下制备的复合膜阻隔性能分析  114-115
  7.3 本章小结  115-117
总结  117-119
参考文献  119-127
附录  127-129
致谢  129

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工业通用技术与设备 > 包装工程 > 包装材料
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