热处理过程对PLA薄膜阻隔性能的影响

目的研究不同热处理对PLA薄膜阻隔性能的影响。方法对用PLA和PE薄膜包装好的食品模拟物进行不同的热处理,分析热处理后PLA和PE薄膜氧气透过量、吸水能力、水分透过量的变化。结果热处理前的PLA和PE薄膜的氧气透过量分别为3737.27和1469.54 cm3/(m2·d·Pa),热处理后因PLA和PE薄膜出现缺陷,在透气性测试仪中测量不出数据。PLA薄膜的水分透过量在80~124g·cm/(cm2·s·Pa)之间,PE薄膜的水分透过量在4.9~29.6 g·cm/(cm2·s·Pa)之间。在蒸煮加热时,当储存时间为3周时,PLA的拉伸强度、透湿量、吸水率都会减小。结论传统的蒸煮加热消毒对PLA的阻隔性能影响最大,不适用于需要蒸煮消毒的食品包装材料。在预测食品货架期时,不应忽视消毒方式对包装材料性能产生的影响。     

沸石填充改性聚乳酸基薄膜的阻隔性能

目的 研究沸石粉末作为填充剂对聚乳酸(PLA)薄膜阻隔性能的影响.方法 选用环氧大豆油为增塑剂,提高材料的柔韧性,通过熔融共混将质量分数分别为2％,4％,6％,8％,10％的沸石粉末与PLA共混,测试沸石/PLA吹塑薄膜阻隔性能的变化.结果 与纯PLA材料相比,随着沸石含量的增加,改性后的PLA材料透明度降低、雾度升高、透湿透氧性能先增强后减弱;当沸石质量分数为8％时,复合材料的阻隔性能最强,氧气透过系数、二氧化碳透过系数和水蒸气透过系数达到最低,分别为0.59×10?8 cm3?cm/(cm2?s?Pa),1.95×10?8 cm3?cm/(cm2?s?Pa)和2.79×10?7 g?m/(m2?h?Pa),较纯PLA分别降低了11.94％,8.45％,21.63％.结论 采用沸石改性PLA薄膜时,由于内部沸石分子的存在,当沸石添加超过一定量,其形成的空间结构使气体(氧气、二氧化碳和水蒸气)扩散难度增加,与纯PLA薄膜相比,阻气阻湿(阻隔)效果优良.     

层叠状功能化石墨烯纳米带/TPU复合材料薄膜的制备与性能

利用溶液涂覆成膜工艺在涂膜机上制得层叠状功能化石墨烯纳米带（SF-GNRs）/热塑性聚氨酯（TPU）复合材料薄膜。采用FTIR、XRD、XPS、TEM和FE-SEM对SF-GNRs的结构进行表征,并结合复合材料薄膜的氧气透过率、体积电阻率测试及表面形貌观察,研究了不同质量分数的SF-GNRs对TPU复合材料薄膜阻隔和抗静电性能的影响。结果表明:所得高比表面积SF-GNRs在TPU基体中分散良好;当SF-GNRs质量分数为1.0%时,SF-GNRs/TPU复合材料薄膜的氧气透过率相比纯TPU薄膜降低了67.76%,阻隔性能得到明显改善;当SF-GNRs质量分数达到1.0%～1.5%时,SF-GNRs/TPU复合材料薄膜出现了电渗流行为,表现出优良的室温导电性能。      

功能氧化石墨烯纳米带/热塑性聚氨酯复合材料薄膜的制备及阻隔性能

以氧化解压多壁碳纳米管的方法制备了氧化石墨烯纳米带(GONRs),然后用异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)对GONRs化学修饰得到功能氧化石墨烯纳米带。采用溶液成形的方法在涂膜机上制备了功能氧化石墨烯纳米带(IPGONRs)/热塑性聚氨酯(TPU)复合材料薄膜,研究了IP-GONRs对TPU薄膜阻隔性能的影响。扫描电镜和X射线衍射的数据表明,IP-GONRs完全剥离地均匀分散在TPU基体中,并且基本沿着纳米复合材料薄膜表面平行分布。仅添加3.0%(质量分数,下同)的IP-GONRs时,TPU薄膜的氧气透过率便下降67%,因此获得了具有优异阻隔性能的IPGONRs/TPU纳米复合材料薄膜。这种具有优异阻隔性能的复合材料薄膜在食品包装和轻量气体存储容器方面有潜在的应用。     

ZnO 薄膜包装材料溅射制备工艺与阻隔性能研究

目的为了解决普通聚合物包装塑料对水、氧的阻隔能力不足,以及包装内容物货架时间短等问题,研究氧化锌(ZnO)沉积复合薄膜制备工艺与阻隔性能之间的关系,探索其应用于包装材料的可行性。方法采用射频磁控溅射技术(RF),以ZnO为靶材,在PET塑料表面沉积制备氧化锌薄膜包装材料,并详细分析射频溅射功率、沉积时间与工作气压对ZnO复合薄膜微观形貌、沉积速率以及阻隔性能的影响。结果当溅射功率为150 W,沉积时间为30 min,工作气压为0.8 Pa时,ZnO薄膜均匀且致密,阻隔能力最强,其氧气透过率(OTR)降低为1.23 m L/(m2·d),水蒸汽透过率(WVTR)降低为0.382 g/(m2·d)。与相同厚度下的PET原膜相比,所制备的ZnO高阻隔薄膜的透氧率降低了49.5倍,透湿率降低了17.6倍。结论射频溅射参数通过影响复合薄膜的微观形貌、致密程度、沉积速率以及沉积层厚度等方面对其阻隔能力会产生较大影响。     

3D氧化石墨烯纳米带-碳纳米管/TPU复合材料薄膜的制备与性能

利用溶液成型法制得3D功能化氧化石墨烯纳米带-碳纳米管(pGONRs-CNTs)/热塑性聚氨酯(TPU)复合材料薄膜。采用FTIR,XRD,XPS和TEM对所得pGONRs-CNTs的结构及性能进行表征,并结合所得TPU复合材料薄膜的氧气透过率和拉伸性能测试以及表面形貌观察,研究GONRs与CNTs的协同作用以及不同含量pGONRs-CNTs对TPU复合材料薄膜阻隔和力学性能的影响。结果表明:pGONRs-CNTs复合体具有独特的3D交织状结构,其中GONRs间通过CNTs链接,二者间较强的π-π键使得这种结合形态牢固紧密,同时CNTs的存在也起到支撑骨架的作用,防止GONRs的滑移与团聚;通过异氰酸苯酯的改性处理,pGONRs-CNTs复合体的亲油性得到明显提高,同时较为庞大的异氰酸根的引入,使得GONR-GONR间的层间距得到了进一步的提高,更有利于其在聚合物基体中实现均匀分散。当pGONRs-CNTs质量分数为0.5%时,pGONRs-CNTs/TPU复合材料薄膜的氧气透过率和拉伸强度相比纯TPU薄膜分别降低了63.08%和提高了46.55%,阻隔性能和力学性能均得到显著改善。     

功能化石墨烯纳米带-纳米碳纤维/热塑性聚氨酯薄膜的制备及性能

利用溶液涂覆成膜工艺在涂膜机上制得功能化石墨烯纳米带-纳米碳纤维/热塑性聚氨酯(FGNRs-CNFs/TPU)复合材料薄膜。采用红外光谱、X射线衍射、X射线光电子能谱、透射电镜对所得FGNRs-CNFs的结构与性能进行表征,并结合复合材料薄膜的氧气透过率和体积电阻率测试以及断面形貌观察,研究了不同含量的FGNRs-CNFs对TPU复合材料薄膜阻隔和抗静电性能的影响。结果显示,KH-550成功接枝在GNRs上,并且FGNRs附着在骨架CNFs上形成稳定的FGNRs-CNFs网络结构,这有利于其在TPU中均匀分散;相比于纯TPU薄膜,当FGNRs-CNFs质量分数为1%时,FGNRsCNFs/TPU复合材料薄膜的氧气透过率降低了68.8%,阻隔性能得到大幅度提升;石墨烯纳米带与纳米碳纤维构建导电网络,当添加量为0.6%时,复合材料薄膜导电性能提升了7个数量级,表现出优良的室温导电性能。     

注塑型烷基化氧化石墨烯/高密度聚乙烯复合膜性能研究

通过注塑成型制备了均匀分散的十二烷基胺功能化氧化石墨烯(DA-GO)/高密度聚乙烯(HDPE)纳米复合薄膜。X射线衍射(XRD)研究表明,室温条件下DA分子可与环氧基团发生亲核取代而接枝于GO表面。复合材料断口扫描显示,DA-GO以剥离的形式均匀分散于HDPE基体中。均匀分散的DA-GO片层能有效提高HDPE复合膜的气体阻隔性能,当DA-GO含量为0.5%(质量分数)时,复合薄膜的透氧系数从纯HDPE的4.555×10-14 cm3cm/(cm2·s·Pa)降低到1.830×10-14 cm3cm/(cm2·s·Pa),阻氧性能提高了60%。此外,DA-GO片层的加入使HDPE的热稳定性明显提高。     

PET/PP药品包装用复合膜高阻隔性能研究

研究了聚酯PET/聚丙烯PP药品包装用复合膜的高阻隔性能,其氧气透过量最低可达0.7cm3/(m2·24h·0.1MPa),水蒸气透过量最低可达1.0g/(m2·24h),通过不同材料阻隔性能的对比及对复合膜红外分析,得出胶粘剂种类和其致密的粘合层结构,可能是材料拥有高阻隔性能的主要原因。     

氧化石墨烯纳米带/TPU复合材料薄膜制备及性能表征

采用氧化法将碳纳米管纵向切割成氧化石墨烯纳米带,利用溶液成形在涂膜机上制备氧化石墨烯纳米带/TPU复合材料薄膜。FT-IR、拉曼光谱、XRD、FE-SEM、TEM等测试表明,碳纳米管成功地被纵向切割成带状结构的氧化石墨烯纳米带。力学测试表明,当氧化石墨烯纳米带用量为2%(质量分数)时,复合材料薄膜弹性模量与拉伸强度相比TPU薄膜提高了160%与123%。氧气透过率测试表明当氧化石墨烯纳米带用量为2%(质量分数)时,复合材料薄膜氧气透过率降低77%,阻隔性能明显提高。     

微波强化掺Al-TiO_2改性膨润土的制备及其结构表征

为制备一种新型水处理吸附剂复合材料,在微波作用下,采用掺Al-TiO2作为改性剂制备改性膨润土,考察了最佳微波辐射条件,利用EDS、SEM、FTIR、XRD、N2吸附-脱附和差热热重(DSC-TGA)等手段对样品进行表征。结果表明:辐射功率260 W,辐射时间8min为最佳微波辐射条件;改性膨润土中的改性剂已进入到膨润土层间,与蒙脱石骨架发生成键反应,形成Ti—O—Si键;改性膨润土的层间距由1.280nm增大至1.533nm,比表面积由39.66m2·g-1增大至72.05m2·g-1,孔隙体积由0.103 4cm3·g-1增大至0.140 5cm3·g-1,对亚甲基蓝的饱和吸附量也由32.56g/100g增大至57.96g/100g,且热稳定性较改性前明显提高。     

氧化铈空心球可控合成及其对Pt基催化剂电催化性能的影响

采用水热合成法, 以碳球为模板, 改变焙烧升温速率, 控制影响铈物种的扩散、渗透及碳球结构的收缩率, 制备了单、双壳层CeO₂空心球。通过微波辅助乙二醇还原氯铂酸法制备了Pt-CeO₂/RGO催化剂, 研究了CeO₂空心球的添加对Pt基催化剂电催化性能的影响。利用X射线衍射仪(XRD)、比表面积及孔径分析仪(BET)、扫描电镜(SEM)和电子能谱(EDAX)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)对CeO₂及催化剂的微观结构进行了表征, 利用电化学工作站对催化剂进行电化学性能测试。结果表明: 单、双壳层CeO₂空心球的比表面积为124.44 m²/g、140.95 m²/g, 孔容为0.014427 cm³/(g·nm)、0.018605 cm³/(g·nm), 孔径分布在2~4 nm范围内。催化剂中的CeO₂保持原有的球状形貌, Pt纳米粒子主要分布在CeO₂附近; 当RGO∶CeO₂=1∶2时, 添加了双壳层CeO₂空心球的Pt-CeO₂/RGO催化剂的电催化性能最优, 电化学活性表面积为94.27 m²/g, 对乙醇氧化的峰电流密度值为613.54 A/g, 1000 s的稳态电流密度值为135.45 A/g。     

Reactions in Au/Nb bilayer thin films

The interdiffusion and intermetallic compound formation of Au/Nb bilayer thin films annealed at 200–400 °C have been investigated. The bilayer thin films were prepared by electron beam deposition. The Nb film was 50 nm thick and the Au film was 50–200 nm thick. The interdiffusion of annealed specimens was examined by measuring the electrical resistance and depth-composition profile and by transmission electron microscopy. Interdiffusion between the thin films was detected at temperatures above 325 °C in a vacuum of 10^-4 Pa. The intermetallic compound Au₂Nb₃ and other unknown phases form during annealing at over 400 °C. The apparent diffusion constants, determined from the penetration depth for annealing at 350 °C, are 3.5 × 10⁻¹⁵ m² s⁻¹ for Nb in Au and 8.6 × 110^7minus;15 m² s⁻¹ for Au in Nb. The Au surface of the bilayer films becomes uneven after annealing at over 400 °C due to the reaction.     

功能化无机粒子修饰大孔载体反扩散法制备ZIF-7膜

采用功能化无机粒子“二合一”修饰的方法, 通过将3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)功能化的α-Al₂O₃粒子负载在大孔的管状载体上制备了类沸石咪唑框架(ZIF-7)膜, 考察了APTES的用量对ZIF-7膜制备的影响。结果表明, 嫁接有APTES的α-Al₂O₃粒子负载在载体上, 有效降低了载体表面孔尺寸并增加了载体表面异相成核的位点, 促进了膜的生长, 在APTES与α-Al₂O₃粒子的摩尔比为1:3时, 能够制得致密连续较薄的ZIF-7膜,?膜厚度大约为2~3 μm, H2的渗透通量为 4.70×10^-7 mol/(m²·s·Pa), H₂/CO₂、H₂/N₂的理想分离因数分别为5.87、4.59, 均大于努森扩散系数。     

氧化石墨烯/聚酰亚胺复合薄膜的制备及阻水性能

以石墨粉为原料,采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯（GO）,采用原位聚合法制备GO/聚酰亚胺酸（PAA）前驱体,GO/PAA前驱体经高温固化处理后得到GO/聚酰亚胺（PI）复合薄膜;采用XRD、Raman、FTIR、AFM等表征手段对GO的结构进行表征;此外,研究了不同固化温度下PI薄膜的结构;最后测试了GO/PI复合薄膜的透湿率和力学性能。结果表明:GO为单层结构,厚度为1.26 nm。GO/PI复合薄膜表现出良好的阻水性能,当GO/PI复合薄膜中GO的添加量为0.025wt%、薄膜厚度为50 μm时,GO/PI复合薄膜的透湿率低至56.7 g（m2·d）-1。此外,0.025wt% GO/PI复合薄膜拉伸强度和断裂伸长率分别为150.8 MPa和13.5%,与PI薄膜（分别为126.9 MPa和8.1%）相比,分别增加了18.8%和66.7%。      

多孔陶瓷固载TiO_2薄膜的制备及甲醛光催化动力学

以四氯化钛为初始反应物,采用水解沉淀法合成纳米TiO_2薄膜。结合XRD、TEM以及FTIR等手段对TiO_2/硅藻土基多孔陶瓷复合材料的晶体结构和形貌进行了表征;以复合材料为空气净化器芯体,甲醛为降解对象,对光催化降解动力学进行了探讨。结果表明:纳米TiO_2经600℃煅烧后为锐钛矿型,平均粒径约10.6nm,纳米TiO_2薄膜牢固包覆于载体表面(膜厚300~450nm)。包覆层与TiO_2薄膜之间的界面上形成了Si—O—Ti键。甲醛初始浓度为1.302mg/m~3,紫外光照240min,甲醛去除率达到94.6%。动力学研究表明:可用Langmuir-Hinshelwood动力学方程来描述甲醛光催化降解反应,该气相光催化一级反应时的反应速度常数为0.576mg/(m~3·min),吸附系数为0.048m~3/mg。并建立了甲醛的气相光催化动力学方程。     

CuFe2O4/纳米纤维素磁性复合材料的制备及催化性能

采用简单易行的一锅溶剂热法原位合成CuFe₂O₄/纳米纤维素（CuFe₂O₄/CNC）磁性复合材料,并研究CuFe₂O₄/CMC磁性复合材料催化剂在NaBH₄作用下催化还原4-硝基酚（4-NP）性能。结果表明:所制备的CuFe₂O₄/CNC磁性复合材料为单一尖晶石结构,具有超顺磁性,纳米颗粒尺寸约为10 nm,其饱和磁化强度为33.15 emu·g-1。与CuFe₂O₄纳米颗粒相比,CuFe₂O₄/CNC磁性复合材料的比表面积提高到89.9 m2·g-1（CuFe₂O₄纳米颗粒的比表面积为53.9 m2·g-1）。CNC有助于改善CuFe₂O₄的单分散性,且对4-NP的吸附作用能加快反应的传质速率。将CuFe₂O₄/CNC磁性复合材料用于催化还原4-NP,反应符合一级动力学特征;当CNC的添加量为0.2 g时,可以将4-NP（100 μL,0.005 mol·L-1）溶液在25 s催化还原完全,表现出优异的反应活性。催化剂循环使用5次后,对4-NP的转化率仍能保持90%以上。      

功能石墨烯/热塑性聚氨酯复合材料膜的制备及性能

采用双十二烷基二甲基溴化铵(DDAB)插层改性氧化石墨烯(DD-GO),再用抗坏血酸进行还原制得功能石墨烯(DDRGO)。采用溶液成形的方法在涂膜机上制备功能石墨烯(DD-RGO)/热塑性聚氨酯(TPU)复合材料膜,并利用FTIR、XRD、FE-SEM、高阻计、氧气透过仪对DD-RGO/TUP复合材料膜结构和性能进行表征。结果表明:经DDAB改性后的石墨烯能在TPU基体中能以褶皱层状的形式均匀的分散,并提高TPU的热稳定性、阻隔性与抗静电性。当DD-RGO的添加量为2%时,复合材料膜的阻隔性与导电性相对于纯TPU分别提高了50%与7个数量级,阻隔性与抗静电性明显提高。     

Layer-by-layer assembly of thin film oxygen barrier

Thin films of sodium montmorillonite clay and cationic polyacrylamide were grown on a polyethylene terephthalate film using layer-by-layer assembly. After 30 clay–polymer layers are deposited, with a thickness of 571 nm, the resulting transparent film has an oxygen transmission rate (OTR) below the detection limit of commercial instrumentation (< 0.005 cc/m²/day/atm). This low OTR, which is unprecedented for a clay-filled polymer composite, is believed to be due to a brick wall nanostructure comprised of completely exfoliated clay in polymeric mortar. With an optical transparency greater than 90% and potential for microwaveability, this thin composite is a good candidate for foil replacement in food packaging and may also be useful for flexible electronics packaging.