【摘 要】
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聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）作为五大通用工程塑料之一,具有优异的加工性能、机械性能和较高的透明性,被广泛应用于塑料片材、包装瓶和化纤等领域。然而,PET较差的氧气阻隔性能和抗静电性能限制了其在高附加值领域的发展。传统的共混和复合改性具有操作简单、成本低、易于工业化生产等优点,但目前针对PET的改性还存在阻隔性能提高有限和力学性能下降等问题。鉴于此,本课题首先通过熔融共混在PET中引入聚乙醇酸（P
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聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）作为五大通用工程塑料之一,具有优异的加工性能、机械性能和较高的透明性,被广泛应用于塑料片材、包装瓶和化纤等领域。然而,PET较差的氧气阻隔性能和抗静电性能限制了其在高附加值领域的发展。传统的共混和复合改性具有操作简单、成本低、易于工业化生产等优点,但目前针对PET的改性还存在阻隔性能提高有限和力学性能下降等问题。鉴于此,本课题首先通过熔融共混在PET中引入聚乙醇酸（PGA）,并结合双向拉伸工艺制备了双向拉伸PET/PGA阻隔薄膜,其次通过引入氧化石墨烯（GO）和聚醚酯酰胺（PEBA）组分进一步提高其阻隔性能和抗静电性能,制备了双向拉伸PET/PGA功能复合薄膜,有望拓宽PET在食品和电子电器包装领域的应用。本文的主要研究内容和结果如下:首先,利用熔融共混和双向拉伸工艺制备了双向拉伸PET/PGA薄膜,研究了拉伸比对双向拉伸PET/PGA薄膜微观形貌、结晶性能、力学性能和阻隔性能的影响,并阐明了其阻隔机理。结果表明,双向拉伸使PGA分散相由球状结构转变成二维层状结构,并且平行于薄膜表面取向。作为气体阻隔单元的PGA分散相长厚比由1提高至20,有效地延长了小分子气体的渗透路径,从而显著提高了薄膜的阻隔性能。同时拉伸应变显著提高了双向拉伸PET/PGA薄膜的结晶度,降低了气体的溶解和扩散速率。因此,在加入PGA和双向拉伸（λ=3×3）后,PET的氧气透过系数（OP）下降了90%。此外,双向拉伸诱导的取向晶体和有序无定形链网络使双向拉伸PET/PGA薄膜的拉伸强度和杨氏模量分别从43 MPa和1300 MPa提高到118 MPa和4000 MPa,并且表现出较高的延展性（断裂伸长率40%）和优异的综合性能。其次,以氧化石墨烯（GO）作为填料进一步改善双向拉伸PET/PGA薄膜的机械性能和阻隔性能。通过硅烷偶联剂KH560表面接枝得到环氧化GO（EGO）,并通过多步熔融共混将片状结构的EGO作为阻隔填料引入到PET/PGA共混体系,制备了双向拉伸PET/PGA/EGO复合薄膜,系统地研究了EGO对双向拉伸PET/PGA薄膜阻隔性能的影响。结果表明,通过表面接枝和多步熔融共混,EGO均匀的分散在PET中,并在双向拉伸作用下平行于薄膜表面取向,有效地增加了气体渗透的路径。同时EGO对薄膜具有促进结晶作用,从而提高复合薄膜的阻隔性能。因此,在加入0.1 wt%EGO后,双向拉伸PET/PGA/EGO复合薄膜的OP为3.5×10-16 cm~3·cm/（cm~2·s·Pa）,与双向拉伸PET/PGA薄膜相比下降了54%。此外,EGO还能作为增强单元,使双向拉伸PET/PGA/EGO薄膜的拉伸强度提高至138 MPa。最后,在PET/PGA共混体系中引入了聚醚酯酰胺（PEBA）抗静电剂,通过熔融共混结合双向拉伸工艺制备出抗静电的双向拉伸PET/PGA/PEBA阻隔薄膜,系统地研究了PEBA对薄膜微观形貌、抗静电性能和阻隔性能的影响,并探讨了其抗静电机理。结果表明,在双向拉伸PET/PGA/PEBA薄膜中PEBA相由于黏度不同和界面张力作用在表面聚结形成连续性网络,构成导电网络通路,赋予薄膜传导静电荷的能力,逾渗阈值在5-8 wt%之间。在PEBA含量为10 wt%时,双向拉伸PET/PGA/PEBA薄膜的表面电阻率为2.8×10~9Ω,表明薄膜具备抗静电性能。同时,双向拉伸PET/PGA/PEBA薄膜的WVP和OP分别为1.04×10-14 cm~3·cm/（cm~2·s·Pa）和20.7×10-16 cm~3·cm/（cm~2·s·Pa）,与纯PET相比分别降低了54%和82%。
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