利用氧化石墨烯/硼酸/EVOH复合材料提高高密度聚乙烯的屏障性能

《Journal of Applied Polymer Science》：Enhanced Barrier Properties of High-Density Polyethylene Using a Graphene Oxide/Boric Acid/EVOH Composite

本研究通过响应面法优化高密度聚乙烯（HDPE）中石墨烯氧化物（GO）与硼酸（BA）的浓度，结合超声处理和冷等离子体预处理，制备了EVOH/GO/BA纳米复合膜。结果表明，GO浓度达1.5 wt%时，氧气渗透率从120 cc/m2·day·atm降至1.9，汽油渗透率从4.8降至0.1，证实了GO定向排列与均匀分散对提升HDPE阻隔性能的显著作用。

　　

摘要

本研究通过分析氧化石墨烯浓度（范围为0.5%至1.5%重量比）、硼酸浓度（范围为5%至15%重量比）以及涂覆在HDPE表面的层厚度（介于20至40微米之间）对HDPE阻隔氧气和汽油渗透性能的影响，来探讨其阻隔性能。我们采用Box–Behnken设计结合响应面方法（RSM）来确定所需的实验次数，并建立这些参数与阻隔性能之间的关系。为确保合成氧化石墨烯的均匀分散，在制备过程中使用了多阶段超声波技术。此外，还使用低压冷等离子体系统对HDPE表面进行了预处理以改善其表面性质。随后通过薄膜浇铸机沉积一层薄薄的EVOH/GO/BA纳米复合材料来制备HDPE薄膜。接触角分析证实了HDPE表面的亲水性。扫描电子显微镜（SEM）图像显示了氧化石墨烯在EVOH基质中的排列方向。响应面方法（RSM）的图表表明，氧气渗透率显著降低：从纯HDPE的120 cc/m2·天·atm降至氧化石墨烯浓度为1.5%重量比时的1.9 cc/m2·天·atm；同样，汽油渗透率也从4.8 g/m2·天·atm降至1.5%氧化石墨烯浓度时的0.1 g/m2·天·atm。这些结果表明，氧化石墨烯的排列方向及其在纳米复合材料中的均匀分散提高了其阻隔性能。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。