微納疊層功能復(fù)合材料模內(nèi)層疊制備新方法

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上微納疊層功能復(fù)合材料模內(nèi)層疊制備新方法摘要 介紹了傳統(tǒng)多層復(fù)合材料制備方法及其缺點。通過高分子材料的分割變流一匯流來制備微納疊層功能復(fù)合材料模內(nèi)層疊的新方法及其技術(shù)優(yōu)點。關(guān)鍵詞 微納；多層；共擠出；擴散；復(fù)合材料；疊層在當今電子、新材料、空間技術(shù)、能源、生物工程等的技術(shù)中，高聚物是其它技術(shù)賴發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。由于高聚物本身具有良好的物理機械特性，因此，廣泛地應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運輸、醫(yī)療、國防及日常生活中。隨著高聚物新型材料的不斷出現(xiàn)和市場上對高聚物擠出產(chǎn)品性能要求的不斷提高，單一組分的制品往往具有局限性，無法滿足制品的使用和加工性能、外觀等方面的特殊要求，因此，多組

2、分的微納疊層功能復(fù)合材料應(yīng)運而生。1 常見多層復(fù)合材料制備方法由于多層復(fù)合結(jié)構(gòu)中的各組分均為連續(xù)相，多層復(fù)合材料可以通過干式復(fù)合、一般單層擠出復(fù)合工藝、傳統(tǒng)的共擠出復(fù)合等方法進行生產(chǎn)加工。1.1 干式復(fù)合： 這是目前國內(nèi)應(yīng)用最多的較為傳統(tǒng)的一種復(fù)合方式，是采用雙組分的聚胺酯粘合劑，對兩層基材薄膜進行粘合的一種工藝方法。其主劑和固化劑按比例混合后，再用有機溶劑進行稀釋，調(diào)整到一定的使用濃度，通過網(wǎng)線輥涂布到基材上，經(jīng)熱風烘箱干燥，再由加熱輥加熱與另一種基材進行加壓粘合，再經(jīng)時效處理而成。干式復(fù)合工藝的特點是操作簡單，層間搭配也靈活多樣，但其最大的缺陷是： （1）由于膠層表面張力較大，粘合劑溶劑雖

3、經(jīng)很大功率的干燥，但也難免出現(xiàn)溶劑殘留的情況； （2）干燥加熱的消耗功率大而浪費能源； （3）干燥的廢氣及有機溶劑的揮發(fā)會污染環(huán)境； 2.1 一般單層擠出復(fù)合工藝 通過一臺擠出機將熔融的樹脂材料流延涂布到基材上，迅速壓合冷卻。有些基材通常底涂增粘的AC劑，經(jīng)烘箱干燥進行貼合。底涂的AC劑有：以醇類溶劑為主的水性AC劑和以醋酸乙烯溶劑為主的溶劑型AC劑，典型結(jié)構(gòu)：基材/AC劑/LDPE其特點主要有： (1）AC劑涂布量不大，殘留少 ； (2）水性AC劑干燥能源消耗較大； (3）底涂水性AC劑粘的剝離強度低； (4）由于使用AC劑非常少，排廢對環(huán)境污染少。 3.3 傳統(tǒng)多層共擠擠出復(fù)合 這種擠出復(fù)

4、合是復(fù)合軟包裝材料的主要生產(chǎn)方法之一，是采用3臺以上的擠出機，將不同功能的樹脂原料如：PA、PE、PP等，分別熔融擠出，通過各自的流道在一個模頭匯合，再經(jīng)過吹脹成型，冷卻復(fù)合在一起。 相比于其他制備方法，傳統(tǒng)的多層共擠擠出復(fù)合方法雖然有著不少優(yōu)點，但是傳統(tǒng)的多層共擠擠出復(fù)合方法生產(chǎn)的復(fù)合材料中，粘結(jié)層會在材料表面，從而影響材料的使用性能。2 微納疊層功能復(fù)合材料模內(nèi)層疊制備新方法介紹1塑化供料裝置；2連接器；3 匯流器；4 反向?qū)盈B器；5 同向?qū)盈B器；6 成型裝置圖1 微納疊層復(fù)合材料制備裝置圖1為微納疊層功能復(fù)合材料模內(nèi)層疊制備的裝置，如圖所示，熔融塑化供料裝置、連接器、匯流器、反向?qū)盈B器、

5、同向?qū)盈B器、成型裝置前后依次串聯(lián)。不同的高分子熔體分別從供料裝置，經(jīng)過不同的流道合并成一股的熔體，然后進入疊層器，由疊層器成倍地增加熔體的層數(shù)，最后在牽引裝置的作用下，多層復(fù)合材料經(jīng)過冷卻裝置被牽引出分層單元。用此類系統(tǒng)可以很容易地得到具有幾十層到幾千層的薄膜和薄片，并且可以通過控制分層單元數(shù)來控制層的數(shù)量和厚度。連接器進口與擠出機出口相連、出口與匯流器進口相連，匯流器將來自三個個塑化供料裝置的三層熔體匯流疊合成一層ABC結(jié)構(gòu)的復(fù)合熔體，A基材一般選用為PE，B為粘結(jié)材料一般選用EVA，C為阻隔性材料一般選用EVOH。層間的厚度相同也可以不同，依靠層間的流道間隙來保證；匯流器與反向?qū)盈B器對接，

6、復(fù)合熔體在離開匯流器時沿寬度方向平均分割成兩等分，每一等分在層隔中繼續(xù)向前流動時反向扭轉(zhuǎn)90度同時展寬兩倍，在發(fā)生反向扭轉(zhuǎn)之后，在兩層熔體匯流時，高阻隔層被包裹在中間，基材在熔體復(fù)合層的最外邊，在出口端相互匯流成為ABCCBA結(jié)構(gòu)的六層層結(jié)構(gòu)。熔體在通過反向?qū)盈B器之后進入同向?qū)盈B器，該疊層結(jié)構(gòu)熔體在同向疊層發(fā)生器出口再平均分割成4等分，同向疊層發(fā)生器入口熔體通道尺寸與扭轉(zhuǎn)90度后的出口的熔體通道尺寸相同；再對接一個同樣的同向旋轉(zhuǎn)90度的同向疊層發(fā)生器，則可得到6×4層結(jié)構(gòu)；如果串聯(lián)k個同樣的同向疊層發(fā)生器，則可得到6×4k層的多層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，最后一個疊層復(fù)合發(fā)生器的熔體在

7、出口不再分割，與成型裝置連接后經(jīng)過成型裝置得到最終制品。k為不小于1的整數(shù)。 微納疊層功能復(fù)合材料模內(nèi)層疊制備新方法為多層復(fù)合材料的形態(tài)控制提供了有效途徑，它是將兩種或多種聚合物通過一組分層疊加單元進行共擠出，從而形成幾十乃至上千交替層的復(fù)合材料。在出模厚度不變的條件下，通過調(diào)節(jié)各組分的擠出速率以及分層疊加單元的個數(shù)，可以使擠出制品每層的厚度達到微米級直至納米級。而這種微小尺度下層與層的疊加，可以使復(fù)合材料的某些性能超過各組分性能的加和，從而實現(xiàn)組分間性能的協(xié)同作用。相關(guān)實驗表明，通過微層擠出制得的多層材料往往具有非常獨特的力學性能、阻隔性能、光學性能以及導(dǎo)電（磁）性能。此為，這種材料給人們提

8、高了一個很好地研究高分子材料結(jié)構(gòu)與性能的模型，如研究兩種高分子間的相容性、界面擴散、受限結(jié)晶等。3 微納疊層功能復(fù)合材料模內(nèi)層疊制備新方法技術(shù)優(yōu)點3.1 成本低 微納疊層功能復(fù)合材料模內(nèi)層疊制備新方法使用多種不同功能的高分子材料，制成具有多功能的復(fù)合薄膜制品，可降低生產(chǎn)成本。并且，還可在滿足使用要求的前提下，將所需性能的原料減至最小厚度，從而降低了材料成本。 3.2 結(jié)構(gòu)靈活 微納疊層功能復(fù)合材料模內(nèi)層疊制備新方法可將多種原料進行不同組合的搭配，充分利用不同性能的原料，一次成型，有效的滿足不同場合的需要。層次越多，結(jié)構(gòu)設(shè)計越靈活，成本越低。 3.3 用途廣泛，使用環(huán)境寬廣 微納疊層功能復(fù)合材料

9、模內(nèi)層疊制備新方法的制品可以涵蓋幾乎食品、日化產(chǎn)品、飲料、藥品、保護膜甚至航空航天產(chǎn)品等領(lǐng)域。 4 結(jié)語為了實現(xiàn)微納疊層功能復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，使用塑料樹脂也在不斷推出，除常用的LDPE、PP各種熱粘結(jié)樹脂外，還在向其他熱塑性樹脂方向發(fā)展，預(yù)計在不久的將來，擠出復(fù)合專用的LDPE、LLDPE、PS、PA、PC、PVA、EVOH、PVDC等功能性樹脂能夠大規(guī)模生產(chǎn)時，微納疊層功能復(fù)合材料將會有更大的發(fā)展。 為了提高生產(chǎn)效率，微納疊層功能復(fù)合材料制備的工藝技術(shù)也在不斷的革新，除使用新的功能性樹脂材料外，各種提高擠出復(fù)合性能的工藝方法也在不斷被采用。如通過工藝方法改變吹塑薄膜的分子極性或改善基材膜的表面性能，以提高擠出復(fù)合的剝離強度，有些產(chǎn)品還可以大幅度降低成本等。 微納疊層功能復(fù)合材料在力