1、精選優質文檔-傾情為你奉上微納疊層功能復合材料模內層疊制備新方法摘要 介紹了傳統多層復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合材料模內層疊的新方法及其技術優點。關鍵詞 微納；多層；共擠出；擴散；復合材料；疊層在當今電子、新材料、空間技術、能源、生物工程等的技術中，高聚物是其它技術賴發展的物質基礎。由于高聚物本身具有良好的物理機械特性，因此，廣泛地應用于工農業生產、交通運輸、醫療、國防及日常生活中。隨著高聚物新型材料的不斷出現和市場上對高聚物擠出產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合材料應運而生。1 常見多層復合材料制備方法由于多層復合結構中的各組分均為連續相，多層復合材料可以通過干式復合、一般單層擠出復合工藝、傳統的共擠出復合等方法進行生產加工。1.1 干式復合： 這是目前國內應用最多的較為傳統的一種復合方式，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，調整到一定的使用濃度，通過網線輥涂布到基材上，經熱風烘箱干燥，再由加熱輥加熱與另一種基材進行加壓粘合，再經時效處理而成。干式復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、經很大功率的干燥，但也難免出現溶劑殘留的情況； （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會污染環境； 2.1 一般單層擠出復合工藝 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，典型結構：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，排廢對環境污染少。 3.3 傳統多層共擠擠出復合 這種擠出復

4、合是復合軟包裝材料的主要生產方法之一，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，再經過吹脹成型，冷卻復合在一起。 相比于其他制備方法，傳統的多層共擠擠出復合方法雖然有著不少優點，但是傳統的多層共擠擠出復合方法生產的復合材料中，粘結層會在材料表面，從而影響材料的使用性能。2 微納疊層功能復合材料模內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 反向層疊器；5 同向層疊器；6 成型裝置圖1 微納疊層復合材料制備裝置圖1為微納疊層功能復合材料模內層疊制備的裝置，如圖所示，熔融塑化供料裝置、連接器、匯流器、反向層疊器、

5、同向層疊器、成型裝置前后依次串聯。不同的高分子熔體分別從供料裝置，經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，最后在牽引裝置的作用下，多層復合材料經過冷卻裝置被牽引出分層單元。用此類系統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來控制層的數量和厚度。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結構的復合熔體，A基材一般選用為PE，B為粘結材料一般選用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；匯流器與反向層疊器對接，

6、復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向前流動時反向扭轉90度同時展寬兩倍，在發生反向扭轉之后，在兩層熔體匯流時，高阻隔層被包裹在中間，基材在熔體復合層的最外邊，在出口端相互匯流成為ABCCBA結構的六層層結構。熔體在通過反向層疊器之后進入同向層疊器，該疊層結構熔體在同向疊層發生器出口再平均分割成4等分，同向疊層發生器入口熔體通道尺寸與扭轉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90度的同向疊層發生器，則可得到6×4層結構；如果串聯k個同樣的同向疊層發生器，則可得到6×4k層的多層結構復合材料，最后一個疊層復合發生器的熔體在

7、出口不再分割，與成型裝置連接后經過成型裝置得到最終制品。k為不小于1的整數。 微納疊層功能復合材料模內層疊制備新方法為多層復合材料的形態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合材料。在出模厚度不變的條件下，通過調節各組分的擠出速率以及分層疊加單元的個數，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，可以使復合材料的某些性能超過各組分性能的加和，從而實現組分間性能的協同作用。相關實驗表明，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構與性能的模型，如研究兩種高分子間的相容性、界面擴散、受限結晶等。3 微納疊層功能復合材料模內層疊制備新方法技術優點3.1 成本低 微納疊層功能復合材料模內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合薄膜制品，可降低生產成本。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 結構靈活 微納疊層功能復合材料模內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，結構設計越靈活，成本越低。 3.3 用途廣泛，使用環境寬廣 微納疊層功能復合材料

9、模內層疊制備新方法的制品可以涵蓋幾乎食品、日化產品、飲料、藥品、保護膜甚至航空航天產品等領域。 4 結語為了實現微納疊層功能復合材料結構的產品，使用塑料樹脂也在不斷推出，除常用的LDPE、PP各種熱粘結樹脂外，還在向其他熱塑性樹脂方向發展，預計在不久的將來，擠出復合專用的LDPE、LLDPE、PS、PA、PC、PVA、EVOH、PVDC等功能性樹脂能夠大規模生產時，微納疊層功能復合材料將會有更大的發展。 為了提高生產效率，微納疊層功能復合材料制備的工藝技術也在不斷的革新，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，以提高擠出復合的剝離強度，有些產品還可以大幅度降低成本等。 微納疊層功能復合材料在力