王世華，葛騰杰，李 瑞

（中國石油大慶化工研究中心，黑龍江大慶163714）

低密度聚乙烯2426 H吹膜工藝研究

王世華，葛騰杰，李 瑞

（中國石油大慶化工研究中心，黑龍江大慶163714）

文中對低密度聚乙烯裝置生產(chǎn)的LDPE 2426 H吹膜工藝進(jìn)行了研究，確定了吹膜生產(chǎn)的最佳條件。結(jié)果表明，LDPE 2426 H的重均分子量為9.4×104，結(jié)晶度為38.5%，具有分子量分布較寬、結(jié)晶度較低的特點(diǎn)。在加工溫度為170~190℃、吹脹比為3.0時(shí)，吹制的薄膜光學(xué)性能最好、耐沖擊強(qiáng)度高。

低密度聚乙烯；性能；吹膜工藝；研究

某石化公司的低密度聚乙烯（LDPE)裝置采用德國Basell公司的管式法反應(yīng)器生產(chǎn)技術(shù)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力200 kt/a。該裝置主要生產(chǎn)原料為乙烯，以醋酸乙烯為共聚單體，以丙烯或丙醛為分子量調(diào)節(jié)劑，過氧化物為引發(fā)劑。采用乙烯單點(diǎn)進(jìn)料，過氧化物由4點(diǎn)注入脈沖式反應(yīng)器的生產(chǎn)方式進(jìn)行生產(chǎn)。低密度聚乙烯的主要特點(diǎn)是具有良好的柔韌性、抗沖擊強(qiáng)度高、低透水性以及良好的加工性能和光學(xué)性能，因而廣泛應(yīng)用于薄膜包裝行業(yè)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原料及主要儀器

實(shí)驗(yàn)所用原料為大慶石化公司塑料廠生產(chǎn)的LDPE 2426 H。

主要儀器：5226型霧度儀，意大利CEAST公司；RH7D型毛細(xì)管流變儀，英國ROSAND公司；DSC910型差熱掃描儀，美國DUPOUT公司；4667型拉力試驗(yàn)機(jī)，美國INSTRON公司；PL-220型凝膠色譜儀（GPC），美國WATERS公司；BLU300型吹膜機(jī)組，德國Goettfert公司。

1.2 測試方法

相對分子質(zhì)量及其分布采用凝膠滲透色譜（GPC）法測試。實(shí)驗(yàn)條件：溫度160℃，三氯苯為溶劑，流速1 mL/min。熱力學(xué)性能采用差示掃描量熱法（DSC）測試。實(shí)驗(yàn)條件：樣品容器為銅杯，樣品量10 mg，升溫速率10℃/min。

1.3 吹膜實(shí)驗(yàn)

吹膜實(shí)驗(yàn)在吹膜機(jī)組BLU300（德國）上進(jìn)行。擠出機(jī)螺桿直徑為Φ30 mm，長徑比為20：1，口模直徑為60 mm，采用風(fēng)環(huán)冷卻，薄膜厚度控制在29~31 μm，牽引速率為5 m/min。

2 結(jié)果與討論

2.1 熱力學(xué)性能分析

對LDPE 2426 H的熱力學(xué)性能進(jìn)行了DSC分析，分析結(jié)果見表1。

表1 LDPE 2426 H熱力學(xué)性能

由表1可見，LDPE 2426 H的熔點(diǎn)為112.8℃，結(jié)晶度為38.5%。由于LDPE 2426 H是由自由基在高溫高壓下引發(fā)生成的聚合物，聚合物主鏈上含有較多短支鏈，由于短支鏈?zhǔn)怪ф滈g可結(jié)晶的亞甲基鏈段不能形成大而完整的結(jié)晶，破壞了鏈的折疊［1］，每1 000個(gè)碳原子含15~35個(gè)有4個(gè)碳原子以上的短支鏈，從而導(dǎo)致LDPE 2426 H結(jié)晶度較低［2］。當(dāng)光穿過由LDPE 2426 H吹制的薄膜，遇到晶體界面時(shí)所產(chǎn)生的散射、折射的幾率大大減少，薄膜的霧度降低，透光性較好；同時(shí)由于熔點(diǎn)較低，生產(chǎn)薄膜時(shí)加工溫度較低，可為企業(yè)降低大量的能耗，減少生產(chǎn)成本。

2.2 相對分子質(zhì)量及其分布

對LDPE 2426 H的相對分子質(zhì)量（Mn）及分子量分布（Mw）進(jìn)行了凝膠滲透色譜法（GPC）測試分析，分析結(jié)果見表2。

表2 LDPE 2426 H相對分子質(zhì)量及其分布

從表2可知，LDPE 2426 H的相對分子質(zhì)量為93 952，相對分子質(zhì)量較小，生產(chǎn)的薄膜表面光澤度較高；Mw/Mn為5.25，相對分子量分布較寬，可以使原料在加工過程中具有較好的熔體強(qiáng)度，吹制的薄膜具有較好的柔韌性［3］。

2.3 流變性能

分別在160℃、170℃、180℃、190℃溫度下考察了LDPE 2426 H的剪切應(yīng)力和剪切粘度隨剪切速率的變化情況，結(jié)果見圖1，2。

從圖1，2可以看出，在相同的加工溫度下，隨著剪切速率的增加，熔體受到的剪切應(yīng)力逐漸增大，熔體粘度逐漸下降；剪切速率相同時(shí)，隨著加工溫度的升高，熔體粘度逐漸降低。熔體溫度為160℃時(shí)，LDPE2426 H在剪切速率＞415 s-1后，開始出現(xiàn)輕微的熔體破裂；熔體溫度為190℃時(shí)，LDPE 2426 H熔體破裂臨界剪切速率486 s-1。隨著溫度的升高，出現(xiàn)熔體破裂的臨界剪切速率也在加大［4］。

2.4 吹膜工藝條件對薄膜性能的影響

在固定牽引速率、冷卻溫度和薄膜厚度的條件下，考察薄膜生產(chǎn)加工過程中，加工溫度和吹脹比對薄膜力學(xué)性能的影響，結(jié)果見圖3~6。

圖4 加工溫度和吹脹比與斷裂伸長率的關(guān)系

圖5 加工溫度和吹脹比與沖擊強(qiáng)度的關(guān)系

圖6 加工溫度和吹脹比與膜霧度的關(guān)系

（1）對薄膜拉伸強(qiáng)度的影響。從圖3可以看出，加工溫度在170~190℃之間，隨著吹脹比的增加，膜的橫向拉伸強(qiáng)度也增加，而縱向拉伸強(qiáng)度則隨著吹脹比的增加呈下降趨勢，且溫度越高下降趨勢越明顯。說明吹脹比是影響膜的拉伸強(qiáng)度的重要條件［5］，綜合膜的橫、縱向拉伸強(qiáng)度性能，所以選擇吹脹比為3.0。

（2）對薄膜拉伸斷裂應(yīng)變（斷裂伸長率）的影響。由圖4可知，加工溫度的變化對拉伸斷裂應(yīng)變（斷裂伸長率）的影響并不明顯；隨著吹脹比的增加，膜的橫向斷裂應(yīng)變逐漸下降，而縱向斷裂應(yīng)變隨吹脹比增加逐漸上升，隨后趨于平穩(wěn)；吹脹比為3.0時(shí)，橫向與縱向拉伸斷裂應(yīng)變基本達(dá)到平衡［6］。

（3）對薄膜沖擊強(qiáng)度的影響。從圖5可見，加工溫度在170~190℃之間時(shí)，吹脹比相同時(shí)，隨著溫度的升高，膜的沖擊強(qiáng)度變化不明顯；但隨著吹脹比的加大，膜的沖擊強(qiáng)度增大，亦即膜的沖擊強(qiáng)度的變化對吹脹比更敏感。

（4）對薄膜霧度的影響。由圖6可知，隨著吹脹比的提高，膜的霧度降低；吹脹比相同時(shí)，提高加工溫度，膜的霧度降低，透明性變好。這主要是由于在吹膜生產(chǎn)過程中，提高加工溫度使分子鏈產(chǎn)生松弛［7］，取向減弱趨于均衡；同時(shí)影響了薄膜結(jié)晶過程中表面的不規(guī)則程度，結(jié)晶度降低，使膜的光澤度提高，霧度減小。

3 結(jié)論

（1）LDPE 2426 H的相對分子量分布為5.25，分布較寬，用該原料吹制薄膜時(shí)加工性能較好。

（2）LDPE 2426 H的結(jié)晶度為38.5%，薄膜霧度低，光學(xué)性能較好。

（3）LDPE 2426 H吹膜過程中，在固定牽引速率、冷卻溫度和薄膜厚度的條件下，加工溫度和吹脹比對薄膜性能的影響較大，提高了加工溫度、加大了吹脹比，對薄膜光學(xué)性能和沖擊強(qiáng)度的提高均有利，綜合薄膜的各項(xiàng)性能，選擇加工溫度為170~190℃，吹脹比為3.0為宜。

［1］洪定一.塑料工業(yè)手冊—聚烯烴［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1998：384-385.

［2］桂祖桐.聚乙烯樹脂及其應(yīng)用［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000：54-55.

［3］徐偉強(qiáng)，鄭昌仁.聚烯烴分子量及分子量分布對其物理機(jī)械性能的影響［J］.現(xiàn)代塑料加工應(yīng)用，1992（1）：54-58.

［4］王艷芳，趙麗梅，蘇一凡,等.燕化管式法LDPE裝置薄膜級產(chǎn)品性能及應(yīng)用［J］.合成樹脂及塑料，2004，21（4）：16-20.

［5］熊華偉，趙東波.低密度聚乙烯2426 H的性能分析及改進(jìn)［J］.石化技術(shù)與應(yīng)用，2011，29（5）：435-438.

［6］王世華.PE-LD 2426 H吹膜工藝研究［J］.工程塑料應(yīng)用，2014（7）：50-52.

［7］邵三多.提高低密度聚乙烯2426 H產(chǎn)品質(zhì)量的措施［J］.煉油與化工，2015，26（6）：30-32.

Research on film blowing process for LDPE 2426 H

Wang Shihua，Ge Tengjie，Li Rui
（PetroChina Daqing Chemical Research Center，Daqing 163714，China）

This paper made research to film blowing process for 2426 H produced by the LDPE plant,and determined the best condition for film blowing production.The result showed that the LDPE 2426 H’s weight-average molecular weight is 9.4×104,its crystallinity is 38.5%,and it has the characteristics of wide molecular weight distribution and low crystallinity.At the temperature of 170~190℃and blowup ratio of 3.0,the film blown has the best optical property and high impact strength.

LDPE;property;film blowing process;research

TQ325.12

A

1671-4962（2017）01-0005-03

2016-12-15

王世華，女，工程師，1989年畢業(yè)于遼陽石油化工?？茖W(xué)校高分子材料專業(yè)，現(xiàn)從事樹脂研究開發(fā)工作。