卫傅翔-微纳层叠共挤出技术

THANK YOU
光学性能
Ｏｕｄｅｒｋｉｒｋ发现交替微层材料相邻层的不同厚 度对光在２层界面上的反射有很大的影响，并在不久后 研究出如何通过控制微层材料的层厚来控制特定波长的 光，这促使微层结构膜在市场中有了新的应用。其生产 的极景系列隔热膜包括２４０层光学微附层，光学微附 涂层的单层厚度只相当于一根发丝的１／１０００，通 过２４０层光学涂层的不断反射，达到惊人的近红外线 阻隔率９７％和紫外线阻隔率９９．９％。
微纳层叠挤出技术
背景
在自然界和社会现实应用中，许多性能优异的材料大多 采用层状复合结构，如树木、竹、骨、贝壳、玻璃钢、 防弹衣、新型装甲车外壳、阻隔包装膜、消声瓦等。但 工业应用的层状结构连接通常为机械连接、胶接连接和 混合连接，难以实现微纳米层厚，并且层数一般不超过 10层。层叠复合材料由物理、化学性能不同的材料层叠 而成， 这种特殊的复合能极大地改善材料的断裂韧性、 冲击韧性、磨损、腐蚀等许多性能， 对某些脆性材料还 能通过与塑性材料的复合来克服其变形能力差的缺点.
微纳层叠挤出技术
最早由美国陶氏（ＤＯＷ）公司于上世纪７０年代开 发。。通过层厚度、层排列和各层折光率的调节可使层 状复合膜产生五颜六色的彩光效果，从而使高性能多功 能光学膜制备方法发生了重要革命性变革。随后，美国 Ｃａｓｅ Ｗｅｓｔｅｒｎ Ｒｅｓｅｒｖｅ大学的Ｅ ｒｉｃ Ｂａｅｒ和Ａｎｎｅ Ｈｉｌｔｎｅｒ教授领 导的科研团队利用该技术对微纳层复合材料的结构与性 能进行了广泛而深入的研究。
不同加工条件得到的不同相结构
传统多层复合材料制备
通常采用干式复合法、涂布挤出法、共挤出复合法等方 法进行生产加工。干式复合法有环境污染严重、成本高、 价格贵等缺点。涂布挤出在生产过程中挤出涂布的制品 有着复合强度低、厚薄不均、树脂剥离性差等缺点。采 用共挤出进行复合材料的生产不仅成本比较高，而且用 溶剂型粘合剂进行复合的场合对环境也存在一定污染.
１０２４层ＰＳ／ＰＰ交替层状材料的ＳＥＭ ，单层厚度约为１μｍ
微纳层叠挤来自百度文库制品性能
力学性能 光学性能 阻透性能 导电性能
力学性能
王明等［１７］制备了三元乙丙橡胶／聚苯乙烯（ＥＰＤＭ／ＰＳ）交替多层复 合材料。与同组分的一般共混样品相比，６４层ＥＰＤＭ／ＰＳ交替复合材料表 现出不同的拉伸断裂行为，ＥＰＤＭ 和ＰＳ层具有较好的连续性，同时ＥＰＤ Ｍ 层阻止了ＰＳ层裂纹向相邻ＰＳ层的发展，使６４层样品与同组分的一般共 混样品相比具有较高的拉伸强度和弹性模量。
微纳叠层功能复合材料制备技术是指将多种聚合物通过 特殊的层叠器挤出，生产出几十乃至上千交替层的功能 复合材料，所获得挤出制品每层的厚度可以是微米级甚 至达到纳米级，从而获得普通多层共挤出无法比拟的力 学、光学、阻透及导电等方面的优良性能.
微纳层叠挤出系统
两种不同的高分子熔体分别从两台挤出机挤出, 经过不同的流道在连接器出口处合并 成一股两层的熔体, 然后进入分层单元, 由分层单元成倍地增加熔体的层数, 最后在牵引 装置的作用下, 多层复合材料经过冷却装置被牵引出分层单元。用此类共挤出系统可 以很容易地得到具有几十层到几千层的薄膜和薄片, 并且可以通过控制分层单元数来 控制层的数量和厚度(在保持总厚度不变的情况下, 层数的增加将使层厚减小), 并可通 过控制喂料比来改变不同组分层的厚度比。
阻透性能
Ｊａｒｕｓ等采用微纳多层共挤出技术制备了３３层的聚丙烯／聚酰胺６６（Ｐ Ｐ／ＰＡ６６）多层复合材料，然后用这种材料进行注射成型，制备了高阻透性 复合材料，在该复合材料中ＰＰ基体中含有高体积分数、高长径比的ＰＡ６６片 层粒子，与普通熔融共混的复合材料相比，层叠挤出复合材料单位时间内对氧气 的渗透性能提高了１０倍
层倍增器原理
高分子熔体进入分层单元时首先在垂直于流动方向上被分成两部分; 然后一部分熔体向上流动并向水平扩张(此时流体的厚度不断变小而 宽度不断扩大), 而另一部分熔体向下流动并向水平扩张;最后两股熔体 在分层单元出口处重新合并。通过这个过程, 在总厚度保持不变的情 况下, 层数得到了成倍增加。n个分层单元可以得到2(n+1)层的多层复合 材料。
导电性能
钟雁等，研究了ＰＰ／炭黑（ＣＢ）微层结构的导电性能，实验表明， 体积电阻率随着层数的增加有一定程度的提高
结语 微纳层叠挤出技术可将具备不同特性的聚合 物交替结合起来制成综合性能优异的复合材 料，在使用较少挤出机的前提下，层叠系统 还可以大大提高层叠效率，可获得更加均匀、 规整的微层结构。该技术既有较强的实际应 用价值又有较高的理论研究意义，拓宽了高 分子复合材料的应用领域。