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透過熱分析研究多層結(jié)構(gòu)高分子復(fù)合薄膜

透過熱分析研究多層結(jié)構(gòu)高分子復(fù)合薄膜
東南科儀  2022-09-23  |  閱讀:1301

引言

日常生活中我們逛超市的時候,,各種商品都會有包裝袋,這些袋子拿起來特別輕,,那這些袋子是什么材料制成的呢,?其實(shí)大部分是好幾層薄膜擠壓而成,然后再印刷人們喜愛的圖案,,最終成為我們看到的產(chǎn)品樣子,,這其中的生產(chǎn)工藝也是PE膜廠家經(jīng)常用的,就是多層共擠技術(shù),。

 

圖片1.png 

1.多層共寄出復(fù)合薄膜

 

薄膜之間的性能可以相互取長補(bǔ)短,,通過各層材料性能之間的互補(bǔ),可制得高性能的復(fù)合薄膜,,因此通過結(jié)合PE,PA ,EVOH等樹脂經(jīng)過多層共擠技術(shù),,能生產(chǎn)出高品質(zhì)、高性能薄膜,。

 

圖片2.png 

2.多層共擠出機(jī)生產(chǎn)車間及工藝模擬圖

 

實(shí)驗(yàn)背景介紹

該實(shí)驗(yàn)是一個針對PE/PA復(fù)合多層薄膜的熱物性分析案例,,我們分別利用了DSCTMA以及顯微系統(tǒng)展開相關(guān)的探索,。

 

在研究開始前我們同樣需要先對PEPA的一些基本的特征溫度點(diǎn)有所了解,,這也是我們做其他樣品的熱分析時所要進(jìn)行的必要步驟。

 71df5bb43bc892406ee34b07fbf003d.jpg 

實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

下圖是該多層薄膜的DSC測試曲線,,在20K/min的升溫-降溫-升溫循環(huán)下,,一次升溫顯示約108°C處的熔融峰(PE-LD),約120°C的肩峰為(PE-LLD),,177°C處的第二個峰(PA 12)和第三個峰191°C處的熔化峰(PA 11),。同一樣品的第二次加熱運(yùn)行顯示對應(yīng)于四種不同聚合物成分的四個熔融峰。通過DSC曲線的峰值溫度表明多層膜由PE-LD,,PE-LLD,,PA 12PA 11復(fù)合材質(zhì)所構(gòu)成。

 

圖片3.png 

梅特勒托利多 差示掃描量熱儀DSC

 

圖片4.png 

3.多層膜的DSC測試曲線

我們同時通過TMA3mm ball probe,,壓縮模式)也來進(jìn)行相關(guān)的探索,,研究了TMA測試過程中升溫速率以及探頭壓力大小對測試結(jié)果的可能影響。

 

圖片5.png 

梅特勒托利多 熱機(jī)械分析儀TMA

 

4中,,上部圖為TMA的測試曲線,,下部圖為TMA曲線的一階微分,我們通過一階微分曲線可以讀出較為明顯的峰值溫度,,這是由于多層膜中的組分在升溫過程中熔化所帶來的尺寸變化,。同時我們可以發(fā)現(xiàn),當(dāng)升溫速率為20K/min時,,壓力越小,,對于此類多層材質(zhì)的組分分析,,分辨率越好,在0.1N時,,PA12所對應(yīng)的那個肩峰是更為明顯的,。

 

圖片6.png 

4.不同探頭壓力下的TMA測試曲線

 

5為不同升溫速率下的多層膜TMA測試曲線,可以看出:當(dāng)探頭壓力一致是,,升溫速率越慢,,其分辨率相對更好。

 

圖片7.png 

5.不同升溫速率下的TMA測試曲線

 

我們可以通過上述探索,,確定出針對此類多層膜樣品相對更佳的TMA測試方法,,較低的升溫速率和較小的探頭壓力分辨率更高。

 

最后,,同樣可以通過顯微系統(tǒng)對該薄膜的橫截面進(jìn)行微觀形貌的分析,,來進(jìn)一步與DSCTMA的測試數(shù)據(jù)進(jìn)行相互佐證以明確該多層膜的材質(zhì)組成。圖6為多層膜的截面微觀形貌,,可以看出明顯的膜間界面,,4個不同的材質(zhì)(陰影)所構(gòu)成的7層共擠出薄膜。

 

我們也可以通過顯微鏡的比例尺去計算其具體每層薄膜的厚度,,與TMA的尺寸變化數(shù)據(jù)進(jìn)行橫向?qū)Ρ?,進(jìn)一步明確此類測試方法針對該薄膜的組分分析是正確和可靠的。

圖片8.png 

6.多層膜的截面微觀形貌(顯微鏡放大460倍)

 

總結(jié)

 

針對此類多層共擠出薄膜的組成,,我們可以通過不同的熱分析設(shè)備和顯微系統(tǒng)等,綜合其測試結(jié)果來進(jìn)行研究和探索,,以明確測試結(jié)果的可靠性,。

 

在測試過程中,測試方法的設(shè)置對于測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度也是有較大影響的,,可以通過階梯式設(shè)置參數(shù)和控制變量來明確最優(yōu)的測試方法,。

 


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