Hvernig á að bæta hindrunareiginleika PP filmu með breytingaaðferðum

Pólýprópýlen (PP) filmur eru þekktar fyrir framúrskarandi vélræna eiginleika, efnafræðilegan stöðugleika og vinnslueiginleika og gegna mikilvægu hlutverki í matvælaumbúðum, lyfjaumbúðum og rafrænum íhlutum. Hins vegar er hindrunarafköstum aðal PP-filma enn mjög ábótavant, með súrefnisflutningshraða upp á 0,005-0,1 ml d Pa og flutningshraði vatnsgufu er 0,01 til 0,5 g· (m2·d)·kPa, sem gerir það erfitt að mæta ströngum gasþröskuldi, rakaþoli og efnatæringarþoli mikillar tæringarþols. Á undanförnum árum hefur hindrunarafköst pólýprópýlenfilma verið bætt með byltingum í efnisbreytingum, húðunartækni, fjöllaga samsettum efnum og hagræðingu vinnslu, sem gefur nýja leið fyrir þróun hagnýtra umbúðaefna.
Efnisbreyting: Fínstillir árangur hindrunar með aðlögun sameindabyggingar
1.1 Nanofillers til að framleiða völundarhús-eins og dreifingarleiðir
Að bæta við nanósíu er kjarnastefnan til að bæta hindrunarafköst pólýprópýlenfilmu. Plötu-lík eða net-skipuð nanófyllingarefni, eins og nanó-montmorillonít og nanó-kísill, geta myndað líkamlegar hindranir í pólýprópýlenhvarfefnum, þvingað gassameindir til að dreifast í gegnum sikksakk leið og lengt verulega gegndræpistímann. Til dæmis dregur það að bæta við 5% nanó-kísil við pólýprópýlen súrefnisflutningshraða þess niður í 0,005 mmól (m2 d) -pa og flutningshraða vatnsgufu í 0,01 mmól (m2 d) -kPa, afköst hindrunar um meira en 90%.
Dreifing nanósíunar er lykiltæknilegur flöskuháls. Með því að innleiða magnesíumsúlfat whiskers og talkúm samsett efni í PP fylkið með hliðarútpressun, The Beijing Aerospace Experimental Technology Research Institute framleiddi beygjustuðul sem var 2576 MPa --34,5% hærra en í einu talkúmfyllingarkerfi -- 63,1% lækkun á línulegri þenslustuðul sem dregur verulega úr magnesíumþeytingum sem dró verulega úr magnesíumsúlfötum. Niðurstöðurnar sýna að nanóagnir og pólýprópýlen hafa bein áhrif á stöðugleika hindrunarframmistöðu.
1.2 Samfjölliðun truflar reglusemi sameindakeðja
Pólýprópýlen samfjölliðun með etýleni og búteni getur dregið úr kristöllun PP, komið á greinóttum byggingum og hámarkað gasdreifingarrásir. Til dæmis bætir blokksamfjölliðun á 2 – 3% etýlen í etýlen própýlen gúmmí (EPR)-breytt pólýprópýlen (PP) frystingu þess en dregur úr súrefnisflutningi um 40%. Metallocene pólýprópýlen (mPP) hefur þrönga mólþyngdardreifingu, samræmda, einsleita greiningarbyggingu og 30% betri hindrunarafköst en venjulegt pólýprópýlen (mPP).
1.3 Kjarnaefni sem stjórna kristöllunarhegðun
Kristallleiki er lykilatriði sem hefur áhrif á hindrunarframmistöðu pólýprópýlenfilma. Viðbótin -kjarnaefni geta betrumbætt kúlulítstærð upp í míkrómetrastig, aukið kristalþéttleika og dregið úr myndlausum svæðum og þannig dregið úr gegndræpi lofttegunda. Tilraunagögn sýna að súrefnisgegndræpisstuðull pólýprópýlenfilma með 0,2% -kjarnaefni minnkaði úr 1500 cm3·mm/(m2·d·MPa) í 350–400 cm3·mm/(m2·d·MPa), sem leiddi til 3-4-faldrar frammistöðu hindrunar. Að auki mynda kjarnaefni af DBS-gerð á nanóskala nettrefjum sem draga enn frekar úr þoku pólýprópýlenfilma niður fyrir 2%, en ná samverkandi hagræðingu á hindrunar- og gagnsæi eiginleikum.
Húðunartækni: Yfirborðsvirkni hindrunarvirkja
2.1 Ultrasonic úða á áloxíði
Ultrasonic úðahúðunartækni Shanghai Yangmi notar hátíðni titring til að úða forveralausnir áloxíðs í dropa af 1-10 míkron, settar jafnt á yfirborð pólýprópýlenfilmu og storknað í þétta ólífræna húðun. Þessi aðferð yfirstígur takmarkanir hefðbundinnar húðunar, svo sem sprungna og ójafnrar þykktar, sem gerir PP kvikmyndum kleift að standast hitastig yfir 150 gráður á sama tíma og raflausnin eykur vætanleika raflausna um 50%. Gropi þessara filma er stjórnað í minna en 10%, sem tryggir að leiðni litíumjóna verði ekki fyrir áhrifum. Í umbúðum rafeindaíhluta geta ál- og súrefnishúðaðar PP filmur í raun komið í veg fyrir skammhlaup af völdum raka og lengt líftíma íhlutanna um þrisvar sinnum.
2.2 Lífræn-ólífræn samsett húðun
Hár hindrunarkvoða eins og EVOH (etýlen-vínýlalkóhól samfjölliða) eða PVDC (pólývínýlklóríð) er hægt að sameina með nanó-kísil til að framleiða húðun sem jafnar sveigjanleika og þéttleika. Til dæmis, PVDC/nano-SiO2 samsett húðun dregur úr vatnsgufuflutningi PP filma í 0,001 g (m2 d) kPa á meðan ljósgeislunin er yfir 90% ljósgeislun til að uppfylla sjónræn framsetningarkröfur hágæða matvælaumbúða. Að auki kynnir plasmameðferð skauta hópa á pólýprópýlenyfirborð, eykur viðloðun milli húðunar og undirlags og bætir endingu hindrunarframmistöðu.
Marglaga samsett efni: Uppbyggingarnýjungar auka árangur
3.1 Lagskipt blöndunartækni
Sam-útpressunarferli sem skiptir pólýprópýleni með háum-hindrunarefnum eins og pólýamíði (PA) eða EVOH framleiðir lagskipt á nanóskala. Rannsókn Hubei bifreiðatækniháskólinn sýndi að það að bæta 15 prósent af PA6 lögum við pólýprópýlen leiddi til 80-faldrar frammistöðu súrefnishindrana, mun meira en 5-falda aukningin sem næst með því einfaldlega að bæta því við. Þessi "völundarhúsáhrif" eiga sér stað þegar PA-lög í röð loka fyrir gassameindir og PP-lög gleypa helst vatnsgufu, sem skapar tvöfaldan verndarbúnað.
3.2 Málm-fjölliða samsett efni
Samsetningin af pólýprópýleni og álpappír bætir virkni hindrunarlagsins veldisvísis. Til dæmis hafa LDPE/PP/Al samsettar filmur vatnsgufuflutningshraða allt að 0,0001 g (m2. d) kPa og nær -núll súrefnisgegndræpi og eru mikið notaðar í lyfjaumbúðum fyrir þurrkefni og hernaðarlega notkun. Hins vegar, léleg samhæfni álpappírs og pólýprópýlen milliflata tengingar við pólýúretan eða PVA lím, og samsett ferli verður að vera vel stjórnað við hitastig undir 240 gráður til að koma í veg fyrir oxun áls.
Vinnslu fínstilling: Hindrun Enhancement Microstructureal Control
4.1 Tvíása stefnu
Þétt kristalbygging var náð með því að teygja á lengd og þversum, raða saman sameindakeðjum og tvíása stilla PP (BOPP) filmum. Tilraunagögn sýna að BOPP filmur hafa 75% lægra súrefnisgegndræpi, 60% lægra vatnsgufugegndræpi og togstyrk meira en 100 MPa samanborið við óstrekkt PP. Að auki útilokar tvíása stefnumörkun innri streitu og dregur úr varma rýrnun til að koma á stöðugleika á háhraða pökkunarlínum.
4.2 Gleðimeðferð
Glæðing getur dregið úr göllum á kornamörkum og bætt fullkomnun PP kristöllunar með því að stjórna kælihraða. Til dæmis, PP filmur glæðu við 120 gráður í 2 klukkustundir, auka kristöllun úr 45% í 60% og minnka súrefnisflutning um 50%. Með því að sameina glæðingu með kjarnaefni, var kristalformgerðin fínstillt og samverkandi hindrunaraukning náð.
Umsóknarhorfur og áskoranir
Breyttar PP filmur sýna mikla möguleika í hágæða umbúðum. Í litíum-rafhlöðuskiljum þola PP filmur húðaðar með súráli 150 gráður án þess að dragast saman og koma í veg fyrir hitatapi. Í matvælaumbúðum lengja nanó-samsettar PP filmur geymsluþol ferskra afurða um allt að þrefalt miðað við hefðbundnar umbúðir. Iðnvæðing stendur hins vegar frammi fyrir áskorunum hvað varðar kostnað, skilvirkni og sjálfbærni: hár nanófyllingarkostnaður, fjárfesting í úthljóðsúðabúnaði og flókið marglaga samsett ferla þarf að takast á við með stórum-framleiðslu og tæknilegri endurtekningu.
Framtíðarframfarir munu knýja frammistöðu pólýprópýlenfilmuhindrana í átt að „ofur-hári hindrun“ (súrefnisflutningur<0.001 mL (m2. d) Pa), "smart barrier" (dynamic response to environmental change), and "sustainable" (biofillers, biodegradable coatings), supporting a green transition in the global packaging industry.