【摘 要】
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随着生活水平的提高,人们对物品储存的要求更加复杂和严格。如希望能够获得更长的有效保质期;能够在冷冻环境下包装有锋利棱角的物品;包装效果受环境温度或湿度的影响较小等。这就要求包装材料需要有更好的阻隔性和韧性。采用高分子薄膜材料包装物品是一种保鲜储存的有效方式,其中,双向拉伸尼龙（BOPA）薄膜具有优异的力学性能,广泛应用于各种包装领域,但其阻隔性并不突出且吸湿率高,妨碍了包装效果的进一步提高。聚己二
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随着生活水平的提高,人们对物品储存的要求更加复杂和严格。如希望能够获得更长的有效保质期;能够在冷冻环境下包装有锋利棱角的物品;包装效果受环境温度或湿度的影响较小等。这就要求包装材料需要有更好的阻隔性和韧性。采用高分子薄膜材料包装物品是一种保鲜储存的有效方式,其中,双向拉伸尼龙（BOPA）薄膜具有优异的力学性能,广泛应用于各种包装领域,但其阻隔性并不突出且吸湿率高,妨碍了包装效果的进一步提高。聚己二酰间苯二甲胺（MXD6）具有优异的气体阻隔性、低吸湿率和良好的温度湿度稳定性等优点,但高成本和低韧性限制了其应用范围。本文中以MXD6作为阻隔单元,尼龙-6（PA-6）为薄膜基材,通过熔融共混和双向拉伸技术,制备了双向拉伸尼龙-6/聚己二酰间苯二甲胺（PA-6/MXD6）阻隔薄膜。利用傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）、差示扫描量热仪（DSC）、X射线衍射分析仪（XRD）、热失重分析仪（TGA）、万能材料试验机和氧气透过测试仪等表征手段,研究了不同比例MXD6的双向拉伸薄膜的化学结构、熔融与结晶性、热稳定性、吸湿性、力学性能和阻隔性能的影响。结果表明:随着MXD6比例增加,双向拉伸PA-6/MXD6阻隔薄膜的结晶能力下降,热稳定性下降,吸湿性下降,断裂伸长率变低,而拉伸强度增大,弹性模量增大,阻隔性能提高。由于MXD6具有刚性苯环结构,双向拉伸PA-6/MXD6阻隔薄膜的阻隔性能提高的同时会导致其韧性下降。为了解决这一问题,需进一步对共混双向拉伸阻隔薄膜进行增韧改性,以满足实际应用需求。本文选用三种不同类型马来酸酐改性的弹性体（聚烯烃弹性体（POE）、三元乙丙橡胶（EPDM）和热塑性尼龙弹性体（TPAE））,将不同比例的各弹性体分别加入PA-6/MXD6体系中,对其进行共混增韧,再制备得到增韧双向拉伸PA-6/MXD6/弹性体阻隔薄膜（如:PA-6/MXD6/TPAE 共混体系）。采用 FT-IR、扫描电镜（SEM）、DSC、XRD、TGA、万能材料试验机和氧气透过测试仪等仪器进行表征和测试,研究经过增韧改性后薄膜的化学结构、相容性、熔融与结晶性、热稳定性、力学性能和阻隔性能的变化,其结果如下:Ⅰ.Molau实验（一种弹性体相容性实验）和SEM结果表明,TPAE弹性体与PA-6/MXD6体系具有最佳的相容性。Ⅱ.通过DSC研究了增韧双向拉伸PA-6/MXD6/弹性体阻隔薄膜的熔融与结晶性,其结晶峰强度变弱,表明弹性体的加入使体系结晶能力下降。XRD测试结果表明弹性体的加入降低了 PA-6/MXD6体系的结晶能力。通过TGA结果表明,弹性体的加入导致体系热稳定性下降。Ⅲ.力学性能测试结果表明,随着弹性体加入比例提高,薄膜断裂伸长率呈现上升趋势。三种弹性体中,TPAE弹性体增韧的效果最佳,且对薄膜拉伸强度的劣化影响最轻微。Ⅳ.弹性体的加入会降低增韧双向拉伸PA-6/MXD6阻隔薄膜的阻隔性能,而不同弹性体对阻隔性的影响不一样。氧气透过系数测试结果表明,TPAE弹性体含量对薄膜阻隔性的劣化影响最小。通过正交实验法研究了不同生产工艺条件下,增韧双向拉伸PA-6/MXD6/TPAE阻隔薄膜断裂伸长率、氧气透过系数和拉伸强度的变化规律,得出最佳工艺条件是:拉伸倍率为3.2×3.2倍,拉伸温度为110℃和定型温度为170℃。进一步,通过最佳工艺条件制备得到具有最优断裂伸长率、氧气透过系数和拉伸强度的增韧双向拉伸PA-6/MXD6/TPAE阻隔薄膜（P3ET2-10）。其氧气透过系数测试结果表明,P3ET2-10薄膜阻隔性能比BOPA薄膜提高了 51.0%。最后,先进行低温韧性和高温高湿阻隔性模拟测试实验,其结果表明低温下（-18℃）P3ET2-10薄膜和BOPA薄膜的断裂伸长率分别下降7.4%和25.4%。高温高湿条件下P3ET2-10薄膜的阻隔性能保持率比BOPA薄膜高19.3%。即增韧双向拉伸PA-6/MXD6/TPAE阻隔薄膜比BOPA薄膜具有更优的低温韧性和高温高湿阻隔性。馒头包装阻隔性模拟测试实验结果表明,样1#（空白样）中的馒头容易变质,样2#（BOPA薄膜//PE（聚乙烯）薄膜）中的馒头保质期加长,样3#（P3ET2-10薄膜//PE薄膜）中的馒头保质期最长,即P3ET2-10薄膜的阻隔效果最佳。因此,增韧双向拉伸PA-6/MXD6/TPAE阻隔薄膜能适用于不同的保存环境条件并可有效延长产品的保质期。
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