聚乙烯/水滑石保温复合薄膜的制备及性能研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2021.09.008

中国塑料 ›› 2021, Vol. 35 ›› Issue (9): 46-54.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.09.008

聚乙烯/水滑石保温复合薄膜的制备及性能研究

贾宪飞¹, 张坤¹(), 米庆华¹, 祝兴奎², 徐静¹()

^1.山东农业大学化学与材料科学学院，山东泰安 271018
^2.泰安渤洋化工有限公司，山东泰安 271000

收稿日期:2021-03-08 出版日期:2021-09-26 发布日期:2021-09-23
基金资助:
国家重点研发计划项目(2016YFB0302400);国家自然科学基金项目(42077127)

Preparation and Properties of Polyethylene/Hydrotalcite Thermal Insulation Composite Films

JIA Xianfei¹, ZHANG Kun¹(), MI Qinghua¹, ZHU Xingkui², XU Jing¹()

^1.College of Chemistry and Materials Science，Shandong Agricultural University，Tai’an 271018，China
^2.Taian Boyang Chemical Technology Co，Ltd，Tai’an 271000，China

Received:2021-03-08 Online:2021-09-26 Published:2021-09-23
Contact: ZHANG Kun,XU Jing E-mail:zhangk@sdau.edu.cn;jiaxu@sdau.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

采用国内外3种不同的水滑石（LDH）（国产A、B和进口C）分别与聚乙烯（PE）进行熔融共混，通过挤出吹塑工艺制备了PE/LDH复合薄膜。利用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、拉伸强度、差示扫描量热等测试对比分析了3种LDH对复合薄膜结构和性能的影响。结果表明，LDH含量为8 %（质量分数，下同）时，复合薄膜在1 428.6~714.3 cm^-1的吸光度积分面积较PE膜分别提升了183 %（A）、177 %（B）和77.1 %（C），国产LDH对远红外线阻隔率明显优于进口LDH；加入国产LDH的复合薄膜的力学性能更为优异，趋于各向同性；复合薄膜的透光率均高于89 %，雾度以进口LDH最小；3种LDH对复合薄膜的疏水性、热性能等方面改善相差不大；综合性能表明，国外进口LDH与国产LDH相比优点并不突出，国产LDH的性价比更高。

关键词: 水滑石, 聚乙烯薄膜, 保温性能, 保湿性能, 力学性能

Abstract:

Polyethylene （PE）/hydrotalcites （LDH） composite films were prepared through extrusion blow molding using three types of LDH， including the domestic products A and B， and imported product C. The effects of three types of LDH on the structure， heat preservation， mechanical properties， light transmittance， hydrophobicity， moisture retention and thermal properties of the composite films were investigated comparatively. When 8 % LDH were incorporated， the infrared absorbance integral area of the composite films increases by 183 % for the product A， 177 % for the product B and 77.1 % for the product C compared to pristine PE film. Mechanical analysis indicated that the composite films containing the domestic LDH achieved much better tensile strength and elongation at break and tended to be isotropic. All of the composite films presented the light transmittance higher than 89 %， and the haze of the composite films containing the imported LDH was smallest. Furthermore， there are no significant difference between the hydrophobicity and thermal properties of three types of composite films. Performance investigation indicated that the advantages of the imported LDH did not have outstanding comprehensive performance compared to the domestic ones. However， the domestic LDH are more cost?effective.

Key words: layered double hydroxide, polyethylene film, heat preservation, moisture retention, mechanical property

中图分类号:

TQ325.1⁺2

贾宪飞, 张坤, 米庆华, 祝兴奎, 徐静. 聚乙烯/水滑石保温复合薄膜的制备及性能研究[J]. 中国塑料, 2021, 35(9): 46-54.

JIA Xianfei, ZHANG Kun, MI Qinghua, ZHU Xingkui, XU Jing. Preparation and Properties of Polyethylene/Hydrotalcite Thermal Insulation Composite Films[J]. China Plastics, 2021, 35(9): 46-54.

图/表 14

图1 LDH的FTIR和XRD曲线

Fig.1 FTIR and XRD curves of LDH

图2 LDH的SEM照片

Fig.2 SEM of LDH

图3 纯PE薄膜和PE/LDH?B复合薄膜断面的SEM照片

Fig.3 SEM of pristine PE film and PE/LDH?B composite films

图4 PE/LDH薄膜的XRD曲线

Fig.4 XRD curves of PE/LDH films

图5 纯PE薄膜和PE/LDH复合薄膜的透光率和雾度

Fig.5 Transmittance and haze of pristine PE film and PE/LDH composite films

图6 纯PE薄膜和PE/LDH复合薄膜的接触角

Fig.6 Contact angle of pristine PE film and PE/LDH composite film

图7 纯PE薄膜和PE/LDH复合薄膜的拉伸强度和断裂伸长率

Fig.7 Tensile strength and elongation at break of pristine PE film and PE/LDH composite films

图8 纯PE薄膜和PE/LDH复合薄膜的水蒸气透过量

Fig.8 WVT of pristine PE film and PE/LDH composite films

图9 纯PE薄膜和PE/LDH复合薄膜的FTIR谱图

Fig.9 FTIR of pristine PE film and PE/LDH composite films

图10 纯PE薄膜和PE/LDH复合薄膜在1 428.6~714.3 cm-1范围的吸光度面积

Fig.10 Absorbance area of pristine PE film and PE/LDH composite films in the range of 1 428.6~714.3 cm-1

型号	含量/%	吸光度面积
LDH?A	1	77
	2	78
	4	101
	8	198
LDH?B	1	71
	2	75
	4	94
	8	194
LDH?C	1	71
	2	90
	4	119
	8	124

表1 PE/LDH复合薄膜的FTIR光谱（1 428.6~714.3 cm-1）吸光度面积

Tab.1 Absorbance area of PE/LDH composite films in the range of 1 428.6~714.3 cm-1

图11 纯PE薄膜和PE/LDH复合薄膜的TG曲线

Fig.11 TG curves of pristine PE film and PE/LDH composite films

样品	含量/ %	T_{10 %}/ ℃	T_{50 %}/ ℃	T_max/℃	800 ℃ 残炭率/%
纯PE		376.4	437.3	466.8	0
LDH?A	1	380.9	446.4	477.0	0.2
	2	395.0	462.9	483.1	2.1
	4	397.4	456.3	479.0	2.9
	8	400.8	459.1	482.3	3.5
LDH?B	1	392.6	450.1	477.3	0.3
	2	392.2	461.1	479.1	0.4
	4	381.1	462.8	482.3	1.5
	8	410.2	465.8	487.8	3.4
LDH?C	1	388.9	455.8	480.1	1.0
	2	385.7	458.6	485.3	1.3
	4	393.7	455.4	487.1	1.4
	8	396.0	477.1	490.4	3.5

表2 纯PE薄膜和PE/LDH复合薄膜的TG数据

Tab.2 TG data of pristine PE film and PE/LDH composite films

图12 纯PE薄膜和PE/LDH复合薄膜的DSC曲线

Fig.12 DSC curves of pristine film and PE/LDH composite films

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