魏福慶,周福斌,許惠芳,李朋朋

(1.中國(guó)石油蘭州化工研究中心,甘肅蘭州730060;2.中國(guó)石油化工與銷售華南分公司,廣東廣州510620)

高開口型線形低密度聚乙烯的性能研究

魏福慶1,周福斌2,許惠芳1,李朋朋1

(1.中國(guó)石油蘭州化工研究中心,甘肅蘭州730060;2.中國(guó)石油化工與銷售華南分公司,廣東廣州510620)

研究了高開口型線形低密度聚乙烯(PE-LLD)DFDA 7042H的物理性能、相對(duì)分子質(zhì)量、支化度和流變性能,并對(duì)其生產(chǎn)的薄膜產(chǎn)品的性能進(jìn)行了測(cè)試,且與市場(chǎng)認(rèn)可的進(jìn)口產(chǎn)品進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明,與進(jìn)口產(chǎn)品相比,工業(yè)化生產(chǎn)的DFDA 7042H物理性能大致相同,相對(duì)分子質(zhì)量稍高,相對(duì)分子質(zhì)量分布較寬;DFDA 7042H的剪切應(yīng)力和剪切黏度更低,適合在較低的溫度下加工;由DFDA 7042H吹制薄膜的動(dòng)摩擦因數(shù)與進(jìn)口產(chǎn)品接近,開口性較好;同時(shí)薄膜的霧度較低,具有更高的透明性,其他性能與進(jìn)口產(chǎn)品接近,能夠滿足高速包裝膜使用要求。

高開口型;線形低密度聚乙烯;微觀結(jié)構(gòu);流變性能;薄膜

0 前言

我國(guó)PE-LLD消費(fèi)量巨大,2008年,國(guó)內(nèi) PE-LLD表觀消費(fèi)量為3767 kt,進(jìn)口1476 kt,2009年進(jìn)口達(dá)到2201 kt。PE-LLD主要應(yīng)用在包裝膜、管材、改性等方面,其中以包裝膜用量最大[1]。PE-LLD薄膜根據(jù)開口性能的差異,分為3種類型:即非開口型、開口型、高開口型。高開口型PE-LLD主要用于高速自動(dòng)包裝膜,即通常在高速生產(chǎn)線上用來(lái)包裝食品、雜志、紡織品、衛(wèi)生用品等。由于薄膜的牽引速度很快,對(duì)薄膜的開口性能和爽滑性能要求較高。此類產(chǎn)品主要依靠進(jìn)口,國(guó)內(nèi)很少生產(chǎn)。蘭州化工研究中心根據(jù)市場(chǎng)需求,通過(guò)優(yōu)化助劑配方,在DFDA 7042的基礎(chǔ)上成功生產(chǎn)出開口性能良好、透明性較高的高速包裝膜專用料DFDA 7042H,產(chǎn)品性能達(dá)到進(jìn)口產(chǎn)品水平。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要原料

PE-LLD,DFDA 7042H,粒料,蘭州石化公司;

1.2 主要設(shè)備及儀器

吹膜機(jī),E-40,日本現(xiàn)代機(jī)械公司;

熔體流動(dòng)速率測(cè)定儀,6542,意大利CEAST公司;

密度梯度柱,1012,意大利CEAST公司;

電子拉力機(jī),1121,英國(guó)INSTRON公司;

霧度計(jì),HGM-2DP,日本橫須賀公司;

摩擦因數(shù)儀,E-2,意大利CEAST公司;

毛細(xì)管流變儀,HAA KE90,德國(guó) HAA KE公司;

凝膠色譜儀,Alliance GPCV2000,美國(guó)Waters公司;

(2)準(zhǔn)確稱取鱗葉1.000 g (內(nèi)部和外部鱗葉分開)，切碎后于10 mL 純甲醇浸泡，在4 ℃冰箱中放置24 h；每個(gè)樣品中加入0.1 g水不溶性聚乙烯吡咯烷酮(polyvinyl pyrrolidone，PVP)，加液氮在弱光條件下研磨勻漿，加80%甲醇共20 mL(分3次加入，依次為10 mL+5 mL+5 mL)4 ℃冷浸提24 h。

紅外光譜儀,MAGNA-IR 760,美國(guó)尼高利公司。

1.3 試樣制備

采用吹膜機(jī)進(jìn)行吹膜試驗(yàn),溫度160～175℃,吹脹比為2.5,膜厚為30μm。

1.4 性能測(cè)試與結(jié)構(gòu)表征

相對(duì)分子質(zhì)量及其分布:將樣品溶于流動(dòng)相鄰二氯苯溶劑中,將溶液注入色譜柱中進(jìn)行測(cè)試,溫度為135℃;

支化度:將樣品壓制成0.3 mm厚的膜片,利用紅外光譜儀測(cè)試樹脂中—CH3的峰值,利用標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算樣品支化度;

按照GB/T 3682—2000測(cè)試材料的熔體流動(dòng)速率,測(cè)試溫度為190℃,砝碼重2.16 kg;

按照 GB/T 1033—1986測(cè)試材料的密度;

按照 GB/T1040.3—2006測(cè)試材料的拉伸性能,拉伸速度為500 mm/min。

2 結(jié)果與討論

2.1 基本性能對(duì)比

從表1可以看出,DFDA 7042H的熔體流動(dòng)速率與PE-LLD1相同,低于 PE-LLD2,斷裂強(qiáng)度較高,但是屈服強(qiáng)度稍低,綜合性能與進(jìn)口產(chǎn)品接近。

表1 DFDA7042H的物理性能和力學(xué)性能Tab.1 Physical and mechanical propertiesof DFDA 7042H

2.2 結(jié)構(gòu)分析

幾種 PE-LLD的相對(duì)分子質(zhì)量均在 100000～130000之間,相對(duì)分子質(zhì)量分布在4.0左右,支化度在14%～16%之間,可以采用普通的工藝進(jìn)行吹膜。與進(jìn)口產(chǎn)品相比,DFDA 7042H的相對(duì)分子質(zhì)量稍高,相對(duì)分子質(zhì)量分布較寬,但是支化度較低。

表2 DFDA7042H的相對(duì)分子質(zhì)量及支化度Tab.2 Relativemolecular mass and branching degree of DFDA 7042H

2.3 流變性能對(duì)比

從圖1可以看出,幾種 PE-LLD均表現(xiàn)出表觀剪切黏度隨剪切速率增大而降低的特點(diǎn),具有非線性關(guān)系,且剪切應(yīng)力均隨著剪切速率的增加呈非線性上升趨勢(shì),其熔體表現(xiàn)出剪切變稀,具有假塑性流動(dòng)行為。PE-LLD1和PE-LLD2的剪切應(yīng)力-剪切速率和表觀剪切黏度-剪切速率的曲線接近,剪切速率相同時(shí),其剪切應(yīng)力和表觀剪切黏度均高于DFDA 7042H。說(shuō)明DFDA 7042H適合在較低的溫度下加工。在相同加工條件下,DFDA 7042H的流動(dòng)性優(yōu)于進(jìn)口產(chǎn)品。

圖1 DFDA 7042H在170℃下的流變行為Fig.1 Rheological behavior of DFDA 7042H at 170℃

2.4 薄膜性能對(duì)比

從表3可以看出,DFDA 7042H生產(chǎn)的薄膜的摩擦因數(shù)與進(jìn)口產(chǎn)品接近,開口性較好;霧度較低,透明性得到明顯改善;光學(xué)性能和力學(xué)性能均與進(jìn)口產(chǎn)品接近。在華南地區(qū)的應(yīng)用研究表明DFDA 7042H的性能與PE-LLD2接近,能夠滿足高速包裝膜料的生產(chǎn)要求。

表3 DFDA7042H薄膜的性能Tab.3 Propertiesof films produced by DFDA 7042H

3 結(jié)論

(1)工業(yè)化生產(chǎn)的DFDA 7042H與進(jìn)口產(chǎn)品的基本物性、相對(duì)分子質(zhì)量及分布接近;

(2)DFDA 7042H具有較低的剪切應(yīng)力和剪切黏度,適合在較低的加工溫度下加工;

(3)DFDA 7042H吹制的薄膜具有較高的透明性和開口性,其他性能與進(jìn)口產(chǎn)品接近,能夠滿足高速包裝膜的生產(chǎn)要求。

[1] 桂祖桐,謝建玲.聚乙烯樹脂及其應(yīng)用[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002:12-13.

Study on Properties of PE-LLD with High Opening Performance

W EIFuqing1,ZHOU Fubin2,XU Huifang1,LIPengpeng1
(1.Petrochina Lanzhou Petrochemical Research Center,Lanzhou 730060,China;2.Petrochina Chemicals Marketing Company in South China,Guangzhou 510620,China)

The physical,mechanical and rheological properties,molecular weight and its distribution,and degree of branching of a linear low-density polyethylene resin DFDA 7042H for films were studied and compared with imported ones.It was found that their physical and tribological properties were comparable. However,DFDA 7042H possessed a little higher molecularw eight,broader molecular weight distribution,lower shear viscosity,which led to better process ability.In addition,the haze of the film based on DFDA 7042H was low er,thus higher transparency.The suitable dynamic friction factor of the film ensured its slip property.

high opening performance;linear low density polyethylene;microstructure;rheological behavior;film

TQ325.1+2

B

1001-9278(2010)10-0047-03

2010-06-28

聯(lián)系人,weifuqing@126.com