新型微納疊層阻隔材料制備裝置及成型工藝的研究.pdf

1、眾所周知，普通橡膠具有良好的氣體透過(guò)性，其氣密性十分差。然而在許多領(lǐng)域里都十分需要具有高阻隔性能的橡膠，如輪胎行業(yè)，需要使用氣體阻隔性能極佳的橡膠作為輪胎氣密層和內(nèi)襯層。丁基橡膠作為少數(shù)具有優(yōu)異氣體阻隔性能的橡膠之一而被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)輪胎領(lǐng)域。目前我國(guó)對(duì)丁基橡膠的需求量十分巨大，而國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的丁基橡膠嚴(yán)重不足，為解決丁基橡膠供不應(yīng)求的市場(chǎng)現(xiàn)狀，本課題提出了一種新型微納疊層阻隔材料作為可以替代丁基橡膠的高阻隔性橡膠，使其成為各種輪胎內(nèi)襯層、

2、氣密層以及密封件的主要使用材料，從而減少丁基橡膠的進(jìn)口量，擺脫國(guó)外對(duì)我國(guó)丁基橡膠市場(chǎng)的操控。本課題的主要工作內(nèi)容和研究成果如下:
　　1、基于納米疊層復(fù)合技術(shù)，研制了一套用于制備新型微納疊層阻隔材料的模內(nèi)疊層共擠裝置，并對(duì)裝置進(jìn)行搭建和調(diào)試，通過(guò)塑塑共擠和橡塑共擠兩組實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了模內(nèi)疊層共擠裝置的擠出和疊層效果。運(yùn)用聚合物流變學(xué)理論知識(shí)分析了實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的粘性包覆和界面不穩(wěn)定現(xiàn)象。通過(guò)選擇相容性好的材料、控制共擠工藝參數(shù)以及合理設(shè)

3、計(jì)流道結(jié)構(gòu)等方法可以得到層厚分布均勻的制品。
　　2、利用CFD軟件Polyflow對(duì)不同材料體系的共擠流動(dòng)情況進(jìn)行了模擬分析，探明了入口體積流量、材料粘度、共擠溫度等參數(shù)對(duì)共擠流動(dòng)，尤其是對(duì)共擠界面位置分布的影響。模擬結(jié)果表明，共擠界面的位置主要入口體積流量和材料粘度兩個(gè)參數(shù)共同決定:在材料粘度相同的情況下，共擠界面會(huì)向入口體積流量較小的一側(cè)偏移，且入口體積流量相差越大，界面偏移量越大;在入口體積流量相同的情況下，共擠界面會(huì)向熔

4、體粘度相對(duì)較低的一側(cè)偏移，且熔體粘度差異越大，界面偏移越明顯。通過(guò)相關(guān)實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果與模擬結(jié)果基本相同，證明了模擬結(jié)果的可靠性，為后續(xù)制備新型微納疊層阻隔材料提供了有意義的參考。
　　3、基于模擬分析結(jié)果，利用模內(nèi)疊層共擠裝置制備了新型微納疊層阻隔材料，對(duì)阻隔材料進(jìn)行了微觀表征測(cè)試、力學(xué)拉伸強(qiáng)度性能測(cè)試和氣體阻隔性能測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明用模內(nèi)疊層共擠裝置制備的三種阻隔材料其氣體阻隔性能較純EPDM均有不同程度的提升。對(duì)于(PA6+E

5、PDM-g-MAH+EPDM)/EPDM阻隔材料，隨著PA6所占質(zhì)量百分比的增大，其氧氣透過(guò)量降低，而力學(xué)拉伸強(qiáng)度則呈先增大后減小的拋物線(xiàn)變化規(guī)律，并在PA6質(zhì)量百分比為5.4％時(shí)達(dá)到峰值。對(duì)于PA6/EPDM-g-MAH/EPDM阻隔材料，隨著PA6所占質(zhì)量百分比的增大，其氧氣透過(guò)量呈線(xiàn)性降低，其力學(xué)拉伸強(qiáng)度呈線(xiàn)性增大。用模內(nèi)疊層共擠裝置制備的阻隔材料其滲透系數(shù)最低能達(dá)到3.603×10-13cm3· cm/(cm2·s·Pa)，是純