高阻隔尼龙6蒙脱土纳米复合材料薄膜的研制.pdf

第10卷第l期扬州大学学报(自然科学版)VoI．10No．．1
2007年11月JournalofYan~zhou[；niversilY(Natura[．"k'iericeEdition)NOV．2()07

高阻隔尼龙6／蒙脱土纳米复合材料薄膜的研制

毕强昕，萧耀南，李春成，张栋
(1．江苏群发化工有限公司．江苏扬州225003：2．中国科学院化学研究所．北京l00080)

摘要：通过原位插层聚合，在聚合管中实现连续化稳定制备剥离型尼龙6／蒙脱土纳米复合材料，并同聚
乙烯共挤试生产出5层复合吹塑膜．采用XRD、TEM、力学性能测试和气体阻隔性能测试分析了材料结构
同性能之间的关系．结果表明，蒙脱土在尼龙6基体中以纳米尺度剥离并均匀分散，材料的力学性能和气
体阻隔性能有较大幅度的提高，薄膜加工性能优异，透明性好．

关键词：尼龙6；纳米复合；薄膜；气体阻隔；蒙脱土

中图分类号：TQ323．6；TQ320．721文献标识码：A文章编号：1007—824X(2007)04—0062—04

近几年，对塑料包装的高性能、多功能性及环境友好性的要求越来越高，而阻隔性一直是包装材
料的一项重要指标．迄今为止，已开发出多种塑料包装阻隔材料，其中有的已达到相当好的阻隔性并
得到广泛应用，而纳米技术的理论及其应用又为进一步提高塑料包装材料的阻隔性开辟了一条新的
途径．阻隔性新型聚合物／蒙脱土纳米复合材料的研究已受到高度重视，欧盟、美国、日本等发达国家
和地区都投入了大量人力物力进行研究和开发，取得令人瞩目的成果．D-s]尼龙6一直是多层复合膜
的重要阻隔材料，其与聚烯烃复合后可以满足多种食品包装要求．目前，有关尼龙6纳米复合材料的
研究极为活跃，而且已成功开发出多种尼龙6纳米复合材料．尼龙6／蒙脱土纳米复合材料生产无需
对现有尼龙6生产装置进行大的改动，低粘度的尼龙6／蒙脱土纳米复合材料即可达到高粘度膜用尼
龙6专用料的力学性能和气体阻隔性能．[6qo]中国科学院化学研究所漆宗能、岳阳石油化工总厂研究
院等对尼龙6／粘土纳米复合材料在薄膜领域的应用也有研究报道，但存在一定的问题，尚不能实现
工业化生产．我们在国家高技术研究发展计划(863计划)项目的支持下，采用全新的思路，通过对蒙
脱土进行复合处理，聚合管连续化稳定生产出剥离型尼龙6／蒙脱土纳米复合材料，显著提高了尼龙6
的气体阻隔性能．[】”本研究拟以尼龙6／蒙脱土纳米复合材料聚合管连续化制备和复合吹塑膜为
例，探讨剥离型尼龙6／蒙脱土纳米复合材料的结构和力学性能，及其聚乙烯5层复合吹塑薄膜的结
构和力学、气体阻隔的性能．

1实验部分

1．1原料
￡一己内酰胺，工业级，德国BASF公司出品；有机化蒙脱土(OMMT)，中国科学院化学研究所提
供；其他配料均为通用工业原料．
1．2设备
直径为133mm的尼龙6聚合中试系统，江苏群发化工有限公司自制；尼龙6一聚乙烯5层共挤吹
膜生产装置，德国巴马格公司出品．
1．3尼龙6／蒙脱土纳米复合材料(PA6／oMMT)的制备
采用原位插层聚合方法，将自制的OMMT与己内酰胺熔融混合，再加入适量水做引发剂，在尼

收稿日期：2007一O6一l5
基金项目：国家高技术研究发展计划项目(2006AA03Z547)
*联系人，E—mail：[e-mail]

第4期毕强昕等：高阻隔尼龙6／蒙脱土纳米复合材料薄膜的研制63

龙6聚合中试系统中，经聚合、切粒、萃取、干燥制得膜用剥离型尼龙6／蒙脱土纳米复合材料切片．
1．4尼龙6／蒙脱土纳米复合材料薄膜的制备
分别用不同螺杆熔融挤出尼龙6／蒙脱土纳米复合材料和聚乙烯，在5层共挤吹膜生产设备上，
按正常工艺制得中间层为尼龙6／蒙脱土纳米复合材料的5层尼龙6一聚乙烯复合薄膜．
1．5测试仪器和方法
广角X射线衍射(WAXD)测试：采用日本理学(Ragagu)D／max一2B型X射线衍射仪，以Cu／K~
为射线源(一0．154nm)，电压、电流分别为4OkV和200mA，扫描速率为2。·min，扫描范围为
1．O。～40．0。；透射电镜(TEM)测试：采用日立H一800型电子显微镜，加速电压为100kV；切片和薄
膜的力学性能测试：采用英国Instron1122材料实验机，按照ASTM标准制样和测定；复合薄膜的透
光率和雾度测试：采用上海精密科学仪器公司WGT—S型透光率／雾度测定仪；复合薄膜的氧气和水
蒸气透过量委托北京市塑料制品质量监督检验站检测，依据标准GB／T1037—1988和GB／T1038—

2000．

2结果和讨论

2．1尼龙6／蒙脱土纳米复合材料的X射线衍射(XRD)分析
图1为蒙脱土(MMT)、纯PA6以及
PA6／OMMT纳米复合材料的X