高開口型線形低密度聚乙烯的性能研究

魏福慶,周福斌,許惠芳,李朋朋

(1.中國石油蘭州化工研究中心,甘肅蘭州730060;2.中國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.中國石油蘭州化工研究中心,甘肅蘭州730060;2.中國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、相對分子質量、支化度和流變性能,并對其生產的薄膜產品的性能進行了測試,且與市場認可的進口產品進行了對比。結果表明,與進口產品相比,工業化生產的DFDA 7042H物理性能大致相同,相對分子質量稍高,相對分子質量分布較寬;DFDA 7042H的剪切應力和剪切黏度更低,適合在較低的溫度下加工;由DFDA 7042H吹制薄膜的動摩擦因數與進口產品接近,開口性較好;同時薄膜的霧度較低,具有更高的透明性,其他性能與進口產品接近,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;微觀結構;流變性能;薄膜

0 前言

我國PE-LLD消費量巨大,2008年,國內 PE-LLD表觀消費量為3767 kt,進口1476 kt,2009年進口達到2201 kt。PE-LLD主要應用在包裝膜、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主要用于高速自動包裝膜,即通常在高速生產線上用來包裝食品、雜志、紡織品、衛生用品等。由于薄膜的牽引速度很快,對薄膜的開口性能和爽滑性能要求較高。此類產品主要依靠進口,國內很少生產。蘭州化工研究中心根據市場需求,通過優化助劑配方,在DFDA 7042的基礎上成功生產出開口性能良好、透明性較高的高速包裝膜專用料DFDA 7042H,產品性能達到進口產品水平。

1 實驗部分

1.1 主要原料

PE-LLD,DFDA 7042H,粒料,蘭州石化公司;

1.2 主要設備及儀器

吹膜機,E-40,日本現代機械公司;

熔體流動速率測定儀,6542,意大利CEAST公司;

密度梯度柱,1012,意大利CEAST公司;

電子拉力機,1121,英國INSTRON公司;

霧度計,HGM-2DP,日本橫須賀公司;

摩擦因數儀,E-2,意大利CEAST公司;

毛細管流變儀,HAA KE90,德國 HAA KE公司;

凝膠色譜儀,Alliance GPCV2000,美國Waters公司;

(2)準確稱取鱗葉1.000 g (內部和外部鱗葉分開)，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,美國尼高利公司。

1.3 試樣制備

采用吹膜機進行吹膜試驗,溫度160～175℃,吹脹比為2.5,膜厚為30μm。

1.4 性能測試與結構表征

相對分子質量及其分布:將樣品溶于流動相鄰二氯苯溶劑中,將溶液注入色譜柱中進行測試,溫度為135℃;

支化度:將樣品壓制成0.3 mm厚的膜片,利用紅外光譜儀測試樹脂中—CH3的峰值,利用標準曲線計算樣品支化度;

按照GB/T 3682—2000測試材料的熔體流動速率,測試溫度為190℃,砝碼重2.16 kg;

按照 GB/T 1033—1986測試材料的密度;

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

2 結果與討論

2.1 基本性能對比

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

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

2.2 結構分析

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

表2 DFDA7042H的相對分子質量及支化度Tab.2 Relativemolecular mass and branching degree of DFDA 7042H

2.3 流變性能對比

從圖1可以看出,幾種 PE-LLD均表現出表觀剪切黏度隨剪切速率增大而降低的特點,具有非線性關系,且剪切應力均隨著剪切速率的增加呈非線性上升趨勢,其熔體表現出剪切變稀,具有假塑性流動行為。PE-LLD1和PE-LLD2的剪切應力-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,其剪切應力和表觀剪切黏度均高于DFDA 7042H。說明DFDA 7042H適合在較低的溫度下加工。在相同加工條件下,DFDA 7042H的流動性優于進口產品。

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

2.4 薄膜性能對比

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

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

3 結論

(1)工業化生產的DFDA 7042H與進口產品的基本物性、相對分子質量及分布接近;

(2)DFDA 7042H具有較低的剪切應力和剪切黏度,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,其他性能與進口產品接近,能夠滿足高速包裝膜的生產要求。

[1] 桂祖桐,謝建玲.聚乙烯樹脂及其應用[M].北京:化學工業出版社,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

聯系人,weifuqing@126.com