CN107513257A - 一种阻隔性高分子复合材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种阻隔性高分子复合材料，包括PET与MXD6或PP与MXD6，所用材料按重量百分比的配比为：PET为50‑90％，MXD6为10‑50％或PP为50‑90％，MXD6为10‑50％，PET与MXD6重量百分比的总和为100％，PP与MXD6的重量总和为100％。本发明的阻隔性高分子复合材料阻隔性能高于单一成分高分子阻隔材料；工艺简单、生产周期短；加工过程中清洁无污染；能发挥不同材料的特性，使复合材料能同时具有多种材料的特性；不需要或少用粘合剂就能使不同材料复合在一起，故效率高、成本低；即使所用的两种聚合物的熔体粘度差别较大，仍然可以进行共挤出复合。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料领域技术领域，具体涉及一种阻隔性高分子复合材 料。
背景技术
阻隔性高分子材料是对气体、液体等小分子物质及光线具有一定屏蔽能力 的材料。在日常生活中，人们为了提高产品的保质期，延长产品的货架寿命， 保护产品不受外界环境的影响，尤其是气体对产品的影响，常常需要使用具有 高阻隔性的材料，而高分子类阻隔材料由于质量轻、柔性好、易弯折、透明等 优势越来越受到人们的青睐。目前，高分子阻隔材料主要应用于食品与药品包 装、电子器件封装、天阳能电池封装等。
高分子阻隔材料相对于金属类及无机类高阻隔材料具有柔软、透明、质轻 的有点，但其阻隔性还不能很好的满足高性能包装的要求，单一材料存在着使 用性能上的局限性，比如机械强度低，耐湿、溶剂性差，加工性能较差等，因 此将不同高分子材料进行复合，使其阻隔性能和综合性能得到提高，逐渐成为 了阻隔性高分子材料的主要研究方向，这就迫切要求开发新的阻隔材料及阻隔 技术，进而更好的拓展高分子阻隔材料在包装领域的应用。
目前，现有的阻隔技术有以下几种：
1)表面化学处理法：
主要是通过改变其表面的物理化学性质，如使其表面的极性增强、提高 它的内聚能密度、使表面上分子链产生交联等，从而使其隔性能得到提高。这 类方法技术条件要求容易满足，设备较简单，一次性投资成本低，但达不到长 期稳定的效果，一旦表面受到破坏，阻隔性能会受到严重影响。
2)真空蒸镀磁控溅射沉积法：
在聚合物表面沉积金属氧化物或氮化物等材料，从而在薄膜表面形成致密 且阻隔性能优异的涂层，但是，这些方法存在过程费时、设备昂贵和工艺复杂 等问题，而且涂层在服役过程中有可能产生针孔、裂纹等缺陷。
3)多层复合法：
多层复合是指通过一定的工艺将两种或几种阻隔性能不同的薄膜复合到 一起。这样一来，渗透分子要想到达包装内部就得通过几层膜，相当于延长了 渗透路径，从而使阻隔性能得到提高。该方法综合了各种膜的优点而制备出的 一种综合性能优异的复合薄膜，其工艺简单。但是，用此方法制备薄膜较厚， 容易出现气泡或开裂褶皱等影响阻隔性能的问题，而且对设备要求相对复杂， 成本较高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种阻隔性高分子复合材料， 该阻隔性高分子复合材料阻隔性能高于单一成分高分子阻隔材料；工艺简单、 生产周期短；加工过程中清洁无污染；能发挥不同材料的特性，使复合材料能 同时具有多种材料的特性；不需要或少用粘合剂就能使不同材料复合在一起， 故效率高、成本低；即使所用的两种聚合物的熔体粘度差别较大，仍然可以进 行共挤出复合。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种阻隔性高分子复合材料， 其配方为：PET与MXD6或PP与MXD6，所用材料按重量百分比的配比为：PET 为50-90％，MXD6为10-50％或PP为50-90％，MXD6为10-50％，PET与MXD6重量 百分比的总和为100％，PP与MXD6的重量总和为100％；
优选的，其配方为：PP与MXD6，所用材料按重量百分比的配比为：PP为 90％，MXD6为10％，PP与MXD6重量百分比的总和为100％；
制备阻隔性高分子复合材料的方法步骤为：
1)将所使用的PET和MXD6粒料或PP和MXD6粒料放入烘箱中进行烘干， 温度为110-130℃，时间为9-11h；
2)采用线性聚乙烯分别投入共挤出设备的两台挤出机中，进行机器清洗， 直到从口模出来的产品中不含其它杂质；
3)用线性聚乙烯清洗完成后，将PET和MXD6颗粒或PP和MXD6颗粒经过 料斗分别投入两台挤出机中，共挤出温度为250-270℃，PET、MXD6颗粒熔体或 PP、MXD6颗粒经过两条不同的流道在共挤模头处合并成一股两层的熔体，然后 进入若干分层叠加单元进行切割分微层，最后微层复合材料经定型口模挤出， 冷却定型后得到PET和MXD6或PP和MXD6共混层交替排列的微层共挤出复合材 料，层数N与分层叠加单元个数n的关系为N＝2(n+1)，从口模处出来的材料再经 过冷却装置和牵引装置，进行收集。
优选的，所述步骤1)中的烘干温度为120℃，时间为10h；
优选的，所述步骤3)的共挤出温度为260℃。
本发明的有益效果为：
(1)阻隔性高分子复合材料阻隔性能高于单一成分高分子阻隔材料；
(2)工艺简单、生产周期短；
(3)加工过程中清洁无污染；
(4)发挥了不同材料的特性，使复合材料能同时具有多种材料的特性：PP 或PET和MXD6复合，不仅大大提高PP或PET的阻隔性，而且其综合 性能也大大提高，增加了寿命，抗拔性，机械性能受温度影响较小， 可在很宽的温度范围内保持高的强度和刚性等；
(5)不需要或少用粘合剂就能使不同材料复合在一起，故效率高、成本低；
(6)即使所用的两种聚合物的熔体粘度差别较大，仍然可以进行共挤出复 合。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显 然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施 例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性 劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种阻隔性高分子复合材料，其配方为：PET与MXD6，所用材料按重量百 分比的配比为：PET为50％，MXD6为50％，PET与MXD6重量百分比的总和为100％；
制备阻隔性高分子复合材料步骤为：
1)将所使用的PET和MXD6粒料放入烘箱中进行烘干，温度为110℃，时间 为11h；
2)采用线性聚乙烯分别投入共挤出设备的两台挤出机中，进行机器清洗， 直到从口模出来的产品中不含其它杂质；
3)用线性聚乙烯清洗完成后，将PET和MXD6颗粒经过料斗分别投入两台 挤出机中，共挤出温度为250℃，PET、MXD6颗粒熔体经过两条不同的流道在共 挤模头处合并成一股两层的熔体，然后进入若干分层叠加单元进行切割分微层， 最后微层复合材料经定型口模挤出，冷却定型后得到PET和MXD6共混层交替排 列的微层共挤出复合材料，层数N与分层叠加单元个数n的关系为N＝2(8+1)， 从口模处出来的材料再经过冷却装置和牵引装置，进行收集。
本次实验采用的分层叠加单元个数为8个，即最后制备的微层共挤出复合 材料的层数为N＝2(8+1)＝512层。
实验表明，加入50％的MXD6改性以后，PET和MXD6高分子复合材料的气体 透过系数显著降低，不含MXD6的纯PET阻隔高分子材料的气体透过系数是PET、 MXD6层状复合材料的3.9倍，也就是说，后者的阻隔性相比前者而言提高了2.9 倍。
实施例2：
一种阻隔性高分子复合材料，其配方为：PET与MXD6，所用材料按重量百 分比的配比为：PET为90％，MXD6为10％，PET与MXD6重量百分比的总和为100％；
制备阻隔性高分子复合材料步骤为：
1)将所使用的PET和MXD6粒料放入烘箱中进行烘干，温度为130℃，时间 为11h；
2)采用线性聚乙烯分别投入共挤出设备的两台挤出机中，进行机器清洗， 直到从口模出来的产品中不含其它杂质；
3)用线性聚乙烯清洗完成后，将PET和MXD6颗粒经过料斗分别投入两台 挤出机中，共挤出温度为270℃，PET、MXD6颗粒熔体经过两条不同的流道在共 挤模头处合并成一股两层的熔体，然后进入若干分层叠加单元进行切割分微层， 最后微层复合材料经定型口模挤出，冷却定型后得到PET和MXD6共混层交替排 列的微层共挤出复合材料，层数N与分层叠加单元个数n的关系为N＝2(8+1)， 从口模处出来的材料再经过冷却装置和牵引装置，进行收集。
本次实验采用的分层叠加单元个数为8个，即最后制备的微层共挤出复合 材料的层数为N＝2(8+1)＝512层。
实验表明，加入10％的MXD6改性以后，PET和MXD6高分子复合材料的气体 透过系数显著降低，不含MXD6的纯PET阻隔高分子材料的气体透过系数是PET、 MXD6层状复合材料的2.5倍，也就是说，后者的阻隔性相比前者而言提高了1.5 倍。
实施例3：
一种阻隔性高分子复合材料，其配方为：PET与MXD6，所用材料按重量百 分比的配比为：PET为70％，MXD6为30％，PET与MXD6重量百分比的总和为100％；
制备阻隔性高分子复合材料步骤为：
1)将所使用的PET和MXD6粒料放入烘箱中进行烘干，温度为120℃，时间 为10h；
2)采用线性聚乙烯分别投入共挤出设备的两台挤出机中，进行机器清洗， 直到从口模出来的产品中不含其它杂质；
3)用线性聚乙烯清洗完成后，将PET和MXD6颗粒经过料斗分别投入两台 挤出机中，共挤出温度为260℃，PET、MXD6颗粒熔体经过两条不同的流道在共 挤模头处合并成一股两层的熔体，然后进入若干分层叠加单元进行切割分微层， 最后微层复合材料经定型口模挤出，冷却定型后得到PET和MXD6共混层交替排 列的微层共挤出复合材料，层数N与分层叠加单元个数n的关系为N＝2(8+1)， 从口模处出来的材料再经过冷却装置和牵引装置，进行收集。
本次实验采用的分层叠加单元个数为8个，即最后制备的微层共挤出复合 材料的层数为N＝2(8+1)＝512层。
实验表明，加入30％的MXD6改性以后，PET和MXD6高分子复合材料的气体 透过系数显著降低，不含MXD6的纯PET阻隔高分子材料的气体透过系数是PET、 MXD6层状复合材料的3.2倍，也就是说，后者的阻隔性相比前者而言提高了 2.2倍。
实施例4：
一种阻隔性高分子复合材料，其配方为：PP与MXD6，所用材料按重量百 分比的配比为：PP为50％，MXD6为50％，PP与MXD6的重量总和为100％；
制备阻隔性高分子复合材料步骤为：
1)将所使用的PP和MXD6粒料放入烘箱中进行烘干，温度为110℃，时间 为11h；
2)采用线性聚乙烯分别投入共挤出设备的两台挤出机中，进行机器清洗， 直到从口模出来的产品中不含其它杂质；
3)用线性聚乙烯清洗完成后，将PP和MXD6颗粒经过料斗分别投入两台挤 出机中，共挤出温度为250℃，PP、MXD6颗粒经过两条不同的流道在共挤模头 处合并成一股两层的熔体，然后进入若干分层叠加单元进行切割分微层，最后 微层复合材料经定型口模挤出，冷却定型后得到PP和MXD6共混层交替排列的微 层共挤出复合材料，层数N与分层叠加单元个数n的关系为N＝2(8+1)，从口模 处出来的材料再经过冷却装置和牵引装置，进行收集
本次实验采用的分层叠加单元个数为8个，即最后制备的微层共挤出复合 材料的层数为N＝2(8+1)＝512层。
实验表明，仅加入50％的MXD6改性以后，PP和MXD6高分子复合材料的气 体透过系数显著降低，不含MXD6的纯PP阻隔高分子材料的气体透过系数是PP、 MXD6层状复合材料的3.9倍，也就是说，后者的阻隔性相比前者而言提高了2.9 倍。
实施例5：
一种阻隔性高分子复合材料，其配方为：PP与MXD6，所用材料按重量百分 比的配比为：PP为70％，MXD6为30％，PP与MXD6的重量总和为100％；
制备阻隔性高分子复合材料步骤为：
1)将所使用的PET和MXD6粒料或PP和MXD6粒料放入烘箱中进行烘干， 温度为130℃，时间为9h；
2)采用线性聚乙烯分别投入共挤出设备的两台挤出机中，进行机器清洗， 直到从口模出来的产品中不含其它杂质；
3)用线性聚乙烯清洗完成后，将PP和MXD6颗粒经过料斗分别投入两台挤 出机中，共挤出温度为270℃，PP、MXD6颗粒经过两条不同的流道在共挤模头 处合并成一股两层的熔体，然后进入若干分层叠加单元进行切割分微层，最后 微层复合材料经定型口模挤出，冷却定型后得到PP和MXD6共混层交替排列的微 层共挤出复合材料，层数N与分层叠加单元个数n的关系为N＝2(8+1)，从口模 处出来的材料再经过冷却装置和牵引装置，进行收集。
本次实验采用的分层叠加单元个数为8个，即最后制备的微层共挤出复合 材料的层数为N＝2(8+1)＝512层。
实验表明，加入30％的MXD6改性以后，PP和MXD6高分子复合材料的气体 透过系数显著降低，不含MXD6的纯PP阻隔高分子材料的气体透过系数是PP、 MXD6层状复合材料的2.3倍，也就是说，后者的阻隔性相比前者而言提高了1.3 倍。
实施例6：
一种阻隔性高分子复合材料，其配方为：PP与MXD6，所用材料按重量百分 比的配比为：PP为90％，MXD6为10％，PP与MXD6的重量总和为100％。
制备阻隔性高分子复合材料步骤为：
1)将所使用PP和MXD6粒料放入烘箱中进行烘干，温度为120℃，时间为 10h；
2)采用线性聚乙烯分别投入共挤出设备的两台挤出机中，进行机器清洗， 直到从口模出来的产品中不含其它杂质；
3)用线性聚乙烯清洗完成后，将PP和MXD6颗粒经过料斗分别投入两台挤 出机中，共挤出温度为260℃，PP、MXD6颗粒经过两条不同的流道在共挤模头 处合并成一股两层的熔体，然后进入若干分层叠加单元进行切割分微层，最后 微层复合材料经定型口模挤出，冷却定型后得到PP和MXD6共混层交替排列的微 层共挤出复合材料，层数N与分层叠加单元个数n的关系为N＝2(n+1)，从口模 处出来的材料再经过冷却装置和牵引装置，进行收集。
本次实验采用的分层叠加单元个数为8个，即最后制备的微层共挤出复合 材料的层数为N＝2(8+1)＝512层。
实验表明，仅加入10％的MXD6改性以后，PP和MXD6高分子复合材料的气 体透过系数显著降低，不含MXD6的纯PP阻隔高分子材料的气体透过系数是PP、 MXD6层状复合材料的2.3倍，也就是说，后者的阻隔性相比前者而言提高了1.3 倍。
本发明的阻隔性高分子复合材料阻隔性能高于单一成分高分子阻隔材料； 工艺简单、生产周期短；加工过程中清洁无污染；发挥了不同材料的特性，使 复合材料能同时具有多种材料的特性：PP或PET和MXD6复合，不仅大大提高 PP或PET的阻隔性，而且其综合性能也大大提高，增加了寿命，抗拔性，机械 性能受温度影响较小，可在很宽的温度范围内保持高的强度和刚性等；不需要 或少用粘合剂就能使不同材料复合在一起，故效率高、成本低；即使所用的两 种聚合物的熔体粘度差别较大，仍然可以进行共挤出复合。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细， 但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域 的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和 改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种阻隔性高分子复合材料，其特征在于，其配方为：PET与MXD6或PP与MXD6，所用材料按重量百分比的配比为：PET为50-90％，MXD6为10-50％或PP为50-90％，MXD6为10-50％，PET与MXD6重量百分比的总和为100％，PP与MXD6的重量总和为100％。
2.根据权利要求1所述的一种阻隔性高分子复合材料，其特征在于，其配方为：PP与MXD6，所用材料按重量百分比的配比为：PP为90％，MXD6为10％，PP与MXD6重量百分比的总和为100％。
3.一种制备如权利要求1所述的一种阻隔性高分子复合材料的方法，其特征在于，步骤为：
1)将所使用的PET和MXD6粒料或PP和MXD6粒料放入烘箱中进行烘干，温度为110-130℃，时间为9-11h；
2)采用线性聚乙烯分别投入共挤出设备的两台挤出机中，进行机器清洗，直到从口模出来的产品中不含其它杂质；
3)用线性聚乙烯清洗完成后，将PET和MXD6颗粒或PP和MXD6颗粒经过料斗分别投入两台挤出机中，共挤出温度为250-270℃，PET、MXD6颗粒熔体或PP、MXD6颗粒经过两条不同的流道在共挤模头处合并成一股两层的熔体，然后进入若干分层叠加单元进行切割分微层，最后微层复合材料经定型口模挤出，冷却定型后得到PET和MXD6或PP和MXD6共混层交替排列的微层共挤出复合材料，层数N与分层叠加单元个数n的关系为N＝2(n+1)，从口模处出来的材料再经过冷却装置和牵引装置，进行收集。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中的烘干温度为120℃，时间为10h。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤3)的共挤出温度为260℃。
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