海藻酸钠/CNC/山梨酸钾复合膜的制备及性能研究

以海藻酸钠为基材,纤维素纳米晶(CNC)为增强增韧剂,以山梨酸钾为防腐保鲜剂,采用流延法制备海藻酸钠/CNC/山梨酸钾复合膜。研究CNC、山梨酸钾的加入对海藻酸钠膜光学性能、力学性能、水蒸气阻隔性能等的影响。结果表明：随着CNC含量的增加,复合膜的透光率先增加后降低;添加山梨酸钾后,复合膜的透光率逐渐下降。CNC的加入使复合膜的拉伸强度和断裂伸长率均先提高后降低,水蒸气阻隔性能先降低后升高。随着山梨酸钾的添加,复合膜的拉伸强度逐渐降低,断裂伸长率先降低后增加,水蒸气阻隔性能先升高后降低。当CNC含量为5%、山梨酸钾含量为3%,复合膜的拉伸强度为120.78 MPa,断裂伸长率为4.38%,水蒸气透过系数为7.62×10^-13 g·cm/(cm²·s·Pa),与纯海藻酸钠膜相比,分别提高了21.66%、27.33%和17.59%,复合膜综合性能最佳。     

纳米ZnO/纤维素纳米晶/聚乙烯醇复合膜的制备及性能

采用球磨法制备的纤维素纳米晶(CNC)及市售纳米ZnO对聚乙烯醇(PVA)进行改性,改善了PVA膜的力学性能,并且,赋予其抗菌性,测试复合膜的力学性能、水蒸气透过性能及抗菌性能。结果表明,加入CNC后,提高了PVA膜的力学性能和阻湿性能,加入纳米ZnO后,复合膜对金黄色葡萄球菌具有一定的抗菌性能,并且,能进一步提高复合膜的拉伸强度,但是,降低了复合膜的阻湿性能。当CNC的添加量为3%、纳米ZnO∶CNC=2∶1(摩尔比)时,复合膜综合性能较好,拉伸强度为73.7 MPa,与纯PVA膜相比,提高了77.2%;断裂伸长率为3.8%,与纯PVA膜相比,提高了46.1%;水蒸气透过系数为3.44×10^-13 g·cm/(cm²·s·Pa),与纯PVA膜相比,提高了11.7%。     

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/m²;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 cm³·cm/(cm²·s·Pa)。     

聚三氟氯乙烯/氧化石墨烯复合材料结晶行为及性能的研究

采用熔融共混工艺制备聚三氟氯乙烯(PCTFE)/氧化石墨烯(GO)复合材料，研究了GO含量对复合材料的结晶行为、热降解性能、力学性能与阻隔性能的影响，并分析体系性能变化的机制。结果表明：GO的加入可提高复合材料的力学强度与刚性。当GO含量为0.5%时，PCTFE/GO-0.5的拉伸强度可达45.5 MPa，较PCTFE提升了10%。当GO含量为2.0%时，PCTFE/GO-2.0的弹性模量与储能模量分别为903 MPa和21.1 GPa，分别较PCTFE提升13%和26%。复合材料的玻璃化转变温度较PCTFE升高1.7～6.1℃。力学性能的提升可归因于GO对PCTFE基体的增强作用。GO也能够作为PCTFE的异相成核剂，促进其成核，提高结晶度。GO对提升PCTFE的气体阻隔性能效果显著。随GO含量的增加，复合材料的氢气渗透系数逐渐降低。当GO含量为2.0%时，PCTFE/GO-2.0的氢气渗透系数可低至4.23×10^-15 cm³·cm/(cm²·h·Pa)，较PCTFE下降22%。     

豌豆淀粉/聚乳酸双层膜的制备与性能表征

采用溶液流延法以豌豆淀粉（PS）和聚乳酸（PLA）为原料制备了豌豆淀粉/聚乳酸（PS/PLA）双层薄膜。通过对双层薄膜的吸水性、溶解性、水蒸气透过性、拉伸性能、表面形貌等进行测试,研究了薄膜的力学性能、疏水性能以及水蒸气阻隔性能。结果表明：随着双层膜中聚乳酸层的比例增加,双层薄膜的吸水性、溶解性和水蒸气透过性逐渐降低,拉伸强度和拉伸模量逐渐增加,断裂伸长率逐渐下降,表明水蒸气阻隔效果明显,增加了膜的韧性,降低了膜的强度。当PLA和PS的质量比为50：50时,PS/PLA双层膜的拉伸强度为（13.47±0.75）MPa,拉伸模量为（0.848±0.002）GPa;断裂伸长率为（16.11±0.16）%,水蒸气透过系数为0.27×10^-10 g·cm/（cm²·s·Pa）。     

温度对甲壳素/明胶复合膜的影响

用明胶为原料（基体）,以甘油作为增塑剂,甲壳素作为增强相,制备一系列不同含量的甲壳素/明胶复合膜。在5、20、35（±1） ℃环境之中,测试其拉伸强度、断裂伸长率、水蒸气透过系数（WVP）、水溶性和失水率,探究温度对甲壳素/明胶复合膜的影响。结果表明,温度对复合膜的性能影响较大,35 ℃时拉伸强度为77.34~44.44 MPa,但断裂伸长率较低（13.35 %~2.75 %）,5 ℃时拉伸强度为6.06~4.75 MPa,断裂伸长率为111.4 %~64.2 %,低温时断裂伸长率较大,但拉伸强度较小,高温则相反;WVP随温度的升高而逐渐增加;水溶性随温度的升高而逐渐增大;甲壳素含量越大,复合膜内的水分子含量越少。     

纤维素纳米晶/羧甲基纤维素复合膜的制备及性能

首先采用机械球磨法制备纤维素纳米晶(CNC),然后将CNC与羧甲基纤维素(CMC)进行溶液共混,采用流延法制备CNC/CMC复合膜,最后测试并系统研究复合膜的形貌、力学性能、光学性能、水蒸气透过性能等。结果显示,CNC/CMC复合膜有较高的透明性,CNC在复合膜中能较为均匀地分散。随着CNC的加入,复合膜的拉伸强度和断裂伸长率先升高后降低,水蒸气透过性能先降低后升高。当CNC含量为3%(wt)时,复合膜表现出最佳的综合性能。与CMC膜相比,拉伸强度最大为64.77 MPa,增加了53%,断裂伸长率由0.9%增加到2.9%,水蒸气透过系数最小为3.11×10-12 g·cm/(cm2·s·Pa),降低了18%。     

新型发泡剂制备PP微泡材料与性能研究

采用注塑法制备了PP微泡材料,并研究了发泡剂种类和用量对性能的影响。结果表明:新型发泡剂RS3000发泡效果明显优于AC和NaHCO₃;随着发泡剂用量的增加,拉伸强度和断裂伸长率逐渐降低,冲击强度先增加减小,密度则是先降低后增加;当发泡剂RS3000用量为0.5份时,性能最佳:拉伸强度20.4MPa、断裂伸长率564%、冲击强度50.6kJ/m²、密度0.879g/cm³。     

氮化硼对聚丙烯复合材料性能的影响

以氮化硼为填充,聚丙烯为基体,采用熔融共混的方法制备聚丙烯/氮化硼复合材料。通过力学性能、流动性能以及导热性能等研究发现,随着氮化硼的加入,复合材料的冲击性能、弯曲性能、熔体流动性均有明显提升,拉伸强度、断裂伸长率、熔体流动速率有明显下降。氮化硼填充量为20%,复合材料的冲击强度为3.42 kJ/m²,弯曲强度为41.97 MPa,弯曲模量为2.78 GPa,拉伸强度为30.37 MPa,断裂伸长率为4.14%,熔体流动速率为2.89 g/(10 min),此时导热系数均为0.345 W/(m·K),比纯PP基体增加了50%。     

PGA/PBAT复合材料的性能及应用研究

采用熔融共混法制备了一系列不同组分含量的聚乙醇酸（PGA）/聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯（PBAT）复合材料，对复合材料的耐热性能、力学性能和水气阻隔性能进行了表征。结果表明，当PGA含量为80 %（质量分数，下同）时，注塑样条的拉伸强度为68.80 MPa、断裂伸长率为72.15 %、冲击强度为16.00 kJ/m²、负荷变形温度为120 °C，表明该复合材料可用于制备一次性餐具；当PGA含量为20 %时，吹塑薄膜的纵横向拉伸强度均在25 MPa以上，纵横向断裂伸长率均在600 %以上，表明该复合材料可用于生产膜袋产品；此外，随着PGA含量的增加，PGA/PBAT材料的水气阻隔性能也逐渐增加，其中含20 %PGA的PGA/PBAT复合膜的水蒸气透过率为纯PBAT薄膜的1/7。     

Preparation of biaxially oriented polyamide 6/polyketone/graphene oxide films with enhanced barrier and mechanical behaviors

In this study, biaxially oriented polyamide 6/polyketone/graphene oxide (PA6/PK/GO) films were prepared by melt blending then simultaneously biaxially stretched process, with the aim of obtaining high barrier properties films and improvements in their mechanical properties. The oxygen transmission rate of biaxially oriented PA6/PK/GO film significantly decreased with addition of polyketone and GO. It is surprising that the biaxially oriented process can excellently improve the barrier properties of biaxially oriented PA6/PK/GO film. For example, there was 94.7% OTR reduction of the film containing 20 wt% PK and 0.08 wt% GO compared with PA6 film at a stretching ratio of 3.3 × 3.3. It is due to more tortuous permeation path of oxygen molecule owing to molecular orientation during biaxially stretching, and higher relative crystallinity with addition of GO. The tensile strength of film was remarkablly improved by stretching orientation and increase GO concentration. However, the elongation at break of film was considerably reduced by increase of stretching ratio. Although addition of GO may slightly improve the elongation at break of film at low stretching ratio, there was dramatic decline of elongation at break with increasing the content of GO at a stretching ratio of 3.3 × 3.3.     

聚乳酸基纤维素纳米晶体抗菌包装材料的制备及其性能研究

为改善聚乳酸(PLA)膜的力学性能、阻隔性能和抑菌性能,通过溶液浇铸法制备纤维素纳米晶体(CNC)和槐糖脂(SL)掺杂的PLA复合抗菌膜,探究SL含量(10%)不变时,CNC的含量对PLA/SL/CNC的力学性能、亲疏水性、水蒸气阻隔性和抑菌性能的影响。结果表明:PLA复合膜具有较好的透光性。CNC含量为8%时,CNC与PLA相容性较差。相比纯PLA,PLA/SL/CNC(6%)的拉伸强度高达68.6 MPa,提高93.8%;PLA/SL/CNC(6%)的韧性为36.5×10⁸J/m³,增加46%。PLA/SL/CNC(6%)水接触角为86°,具有疏水性。PLA/SL/CNC(6%)的水蒸气透过系数为2.4(g·cm)/(Pa·s·cm²),与纯PLA相比降低36.8%。PLA/SL/CNC(6%)与利斯特氏菌和金黄色葡萄球菌共培养24h,菌落数分别为0.8 lgCFU/mL和0.4 lgCFU/mL,具有较好的抑菌效果。     

氧化石墨烯复合TiO2-B薄膜的制备及其电致变色性能

目前具有一维纳米结构的TiO₂薄膜在电致变色领域应用主要受限于材料光调制幅度小、响应时间长、循环稳定性差等缺点。为了解决上述问题,本文采用沉积法将B型二氧化钛纳米管（TiO₂-B）与氧化石墨烯复合,以TiO₂粉末为原料,采用水热法得到钛酸纳米管后,利用沉积法在氟掺杂的氧化锡玻璃（FTO）基底上制备了高透明度、大光调制范围以及优良循环性能的氧化石墨烯复合B型二氧化钛纳米管电致变色薄膜（GO/TiO₂）。借助XRD、XPS、Raman、FESEM、HR-TEM等分析手段研究了氧化石墨烯用量对GO/TiO₂复合薄膜电致变色性能的影响。研究结果表明,当GO与钛酸纳米管的质量比（GO/钛酸）为7％时,GO/TiO₂复合薄膜离子扩散系数为1.46×10^-8cm²/s,着色效率值为38.1cm²/C,具有良好的电致变色性能。在-1.6V、633nm处,GO/TiO₂电致变色薄膜的光调制幅度可达77％,GO/TiO₂薄膜的着色和漂白时间分别为28.6s和4.8s,100次循环后的光调制幅度保持率为96.1％。     

微纳层叠共挤PP/PA6/CNTs原位微纤复合膜的制备及性能研究

采用双转子连续混炼挤出机与微纳层叠共挤出成型设备制备了聚丙烯/聚酰胺6/碳纳米管（PP/PA6/CNTs）复合材料和原位微纤复合膜,通过扫描电子显微镜（SEM）、流变仪、差示扫描量热仪（DSC）、万能拉伸试验机及电阻测试仪对其微观结构、流变性能、结晶性能、力学性能和导电性能进行了表征。结果表明,与共混相比,微纳层叠共挤出法使得分散相PA6/CNTs形成了微纤,微纤的形成不仅提升了复合膜的动态流变性能,并且增加了基体PP相的结晶度,提高了PA6相的结晶温度,提升了复合膜的结晶性能;当CNTs含量为0.5 %（质量分数,下同）时,复合膜的拉伸强度和断裂伸长率均达到最大值,分别为42.17 MPa和857.82 %,体积电阻率（R）下降到10⁴ Ω·cm,综合力学性能和导电性能达到最佳。     

玉米淀粉/TiO2纳米复合薄膜制备与性能

以玉米淀粉为基质,结合纳米Ti O₂,通过超声分散采用流延法制备了可生物降解的淀粉/Ti O₂纳米复合薄膜,研究了纳米Ti O₂对薄膜拉伸性能、阻隔性能及抗菌活性的影响,采用扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱仪(FTIR)和X射线衍射仪(XRD)对复合膜的微观形貌和结构进行了表征。结果表明,淀粉/Ti O₂纳米复合膜中Ti O₂与淀粉分子间存在缔合作用,含适量Ti O₂的复合膜组分之间有良好的相容性,与淀粉膜相比,纳米复合膜的拉伸性能和水蒸气阻隔性能得到有效改善,含0.8%Ti O₂(质量分数,下同)的纳米复合膜拉伸强度为7.54 MPa,比淀粉膜提高了53.9%,水蒸气透过系数为5.50×10^-5 g/(mm·d),较淀粉膜降低了23.5%,该复合膜同时表现出较好的紫外线隔离性能及抗菌活性。     

硼酸铝-六钛酸钾晶须复合隔热材料制备与性能

以硼酸、氢氧化铝、六钛酸钾晶须(PTW)等为主要原料,采用固相烧结法制备了硼酸铝-六钛酸钾晶须复合隔热材料,研究了预合成硼酸铝晶须(ABW)对材料显微结构、力学性能及隔热性能等方面的影响。结果表明:随着制备温度的提高,ABW与PTW由点接触转变为晶须间通过K_1.5(Al_1.5Ti_6.5)O₁₆相结合,提高了复合隔热材料的致密度和耐压强度;细小的ABW在PTW之间形成了尺寸更小的孔隙,通过减少对流和辐射传热,显著提高了晶须复合隔热材料的隔热性能。控制PTW、预合成ABW、炭黑质量比为9∶1∶3,在1 100 ℃可制得体积密度为1.11 g/cm³、耐压强度为3.5 MPa、导热系数为0.11~0.16 W/(m·K)(200~800 ℃)的硼酸铝-六钛酸钾晶须复合隔热材料。     

Strong and ductile poly(vinyl alcohol)/graphene oxide composite films with a layered structure

We report the preparation of mechanically strong and ductile poly(vinyl alcohol)/graphene oxide (GO) composite films with a layered structure simply by vacuum filtration. The Young’s modulus and tensile yield strength of the composite film containing 3 wt.% GO were measured to be 4.8 GPa and 110 ± 7 MPa, respectively. Furthermore, it is flexible and exhibits a large elongation at break (36 ± 4%). The high mechanical properties of the composite films are mainly due to the homogeneous dispersion and alignment of GO sheets in the polymer matrix and strong interfacial interactions between both components.