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        東南科儀
        廣東東南科創(chuàng)科技有限公司

        東南科儀

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        透過(guò)熱分析研究多層結(jié)構(gòu)高分子復(fù)合薄膜

        透過(guò)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:885

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        引言

        日常生活中我們逛超市的時(shí)候,各種商品都會(huì)有包裝袋,這些袋子拿起來(lái)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(ài)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(zhǎng)補(bǔ)短,通過(guò)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(guò)結(jié)合PE,PA ,EVOH等樹(shù)脂經(jīng)過(guò)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(chē)間及工藝模擬圖

         

        實(shí)驗(yàn)背景介紹

        該實(shí)驗(yàn)是一個(gè)針對(duì)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(kāi)相關(guān)的探索。

         

        在研究開(kāi)始前我們同樣需要先對(duì)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(shí)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(cè)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(gè)峰(PA 12)和第三個(gè)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(duì)應(yīng)于四種不同聚合物成分的四個(gè)熔融峰。通過(guò)DSC曲線的峰值溫度表明多層膜由PE-LDPE-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(cè)試曲線

        我們同時(shí)通過(guò)TMA3mm ball probe,壓縮模式)也來(lái)進(jìn)行相關(guān)的探索,研究了TMA測(cè)試過(guò)程中升溫速率以及探頭壓力大小對(duì)測(cè)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(cè)試曲線,下部圖為TMA曲線的一階微分,我們通過(guò)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(guò)程中熔化所帶來(lái)的尺寸變化。同時(shí)我們可以發(fā)現(xiàn),當(dāng)升溫速率為20K/min時(shí),壓力越小,對(duì)于此類(lèi)多層材質(zhì)的組分分析,分辨率越好,在0.1N時(shí),PA12所對(duì)應(yīng)的那個(gè)肩峰是更為明顯的。

         

        圖片6.png 

        4.不同探頭壓力下的TMA測(cè)試曲線

         

        5為不同升溫速率下的多層膜TMA測(cè)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(duì)更好。

         

        圖片7.png 

        5.不同升溫速率下的TMA測(cè)試曲線

         

        我們可以通過(guò)上述探索,確定出針對(duì)此類(lèi)多層膜樣品相對(duì)更佳的TMA測(cè)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(guò)顯微系統(tǒng)對(duì)該薄膜的橫截面進(jìn)行微觀形貌的分析,來(lái)進(jìn)一步與DSCTMA的測(cè)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(gè)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(guò)顯微鏡的比例尺去計(jì)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龋M(jìn)一步明確此類(lèi)測(cè)試方法針對(duì)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(duì)此類(lèi)多層共擠出薄膜的組成,我們可以通過(guò)不同的熱分析設(shè)備和顯微系統(tǒng)等,綜合其測(cè)試結(jié)果來(lái)進(jìn)行研究和探索,以明確測(cè)試結(jié)果的可靠性。

         

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

         


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