氟彈性體加工助劑對LLDPE薄膜性能的影響

曹建秋

（中國石油化工股份有限公司天津分公司研究院，天津市 300271）

聚合物加工助劑氟彈性體（PPA）是聚偏二氟乙烯（PVDF）系列產品，主要是由二氟乙烯（VDF）與六氟丙烯（HFP）共聚合制得（分子結構見圖1），主要用來改善聚合物的加工性能。在聚合物的加工過程中，PPA可遷移到擠塑鑄模和其他金屬表面起到潤滑作用，防止鑄模堵塞，脫模困難，還可減少聚合物熔融分解，保證了薄膜制品的強度和外觀。將其添加到聚乙烯樹脂中，尤其線型低密度聚乙烯（LLDPE）中，能有效消除LLDPE吹塑膜生產中的凝膠、鯊魚皮等外觀缺陷，提高LLDPE與其他樹脂的摻混比例，相當于降低了LLDPE的黏度，可提高加工性能，降低生產成本。

圖1 PPA的分子結構Fig.1 Molecular structure of PPA

文獻[1-7]對添加了PPA的樹脂體系的熔體流變行為研究較多，但對于添加PPA對LLDPE各項性能的影響報道較少。本工作研究了在LLDPE中添加相同的抗氧劑、不同含量PPA進行造粒吹膜后，薄膜的力學及光學性能的變化趨勢。

1 實驗部分

1.1 原料

LLDPE，DGM-1875，粉料，中國石油化工股份有限公司天津分公司烯烴部生產。PPA:Kynar flex 5300（聚偏二氟乙烯65%，聚乙二醇35%），Kynar 761（聚偏二氟乙烯），均為法國阿科瑪集團公司生產。抗氧劑1076，輔助抗氧劑168，均為天津晨光化工有限公司生產。

1.2 儀器與設備

SJ35×30FM650 型吹膜機，模頭直徑為80 mm，螺桿直徑為35 mm，長徑比為25∶1，大連旅順擠出機廠生產。TSE-35型雙螺桿擠出機，螺桿直徑為35 mm，長度為105 cm，南京瑞亞高聚物裝備有限公司生產。GH-10DY型高速混合機，北京市塑料機械廠生產。塑料干燥機，廣州市高穗塑料機械有限公司生產。Zwick Roell Z050型拉伸測試儀，德國Zwick/Roell集團公司生產。 GBD-11型落鏢沖擊測定儀，廣州標際包裝設備有限公司生產。

1.3 實驗配方及測試方法

將DGM-1875與助劑按表1配方混配后造粒、吹膜，測試薄膜性能。吹塑薄膜按GB/T15182-1994制備，膜厚（30±3）μm，拉伸性能按GB/T 1040.3—2006測試；透光率和霧度按GB/T 2410—2008測試；落鏢沖擊強度按GB/T 9639.1—2008測試。

表1 實驗配方Tab.1 Experimental formulae

2 結果與討論

2.1 加工行為

從圖2看出：與不添加PPA的試樣1相比，添加PPA的試樣造粒時主機電流明顯降低。這是由于造粒過程中，PPA與LLDPE熔體不完全相容，會向熔體外層移動并有在金屬表面附著的趨勢，在擠出機筒體、模具表面與聚合物熔體間形成一潤滑層，減少了熔體在運動過程中與器壁的摩擦。在溫度、物料一定時，主機電流明顯下降，從而降低了生產能耗。Kynar 761對于主機電流的影響大于Kynar flex 5300。

圖2 添加 PPA 對主機平均電流的影響Fig.2 Effect of adding PPA on average electric current of the main engine

2.2 薄膜的光學性能

由于在擠出過程中，PPA能夠附著于機筒、螺桿、機頭等熔體通道的表面，形成一潤滑層，避免了因設備缺陷給熔體表面帶來的傷痕，所以薄膜的光學性能得到改善，即透光率變化不大，但霧度都明顯降低。由表2看出：添加量相同時Kynar flex 5300比Kynar 761對薄膜霧度的影響作用更大，而Kynar flex 5300對霧度的影響與添加量關系不大，Kynar 761對霧度的影響與添加量有關。

表2 添加PPA后試樣的光學性能Tab.2 Optical properties of the films after adding PPA

2.3 薄膜的力學性能

從圖3可以看出：添加PPA后，薄膜的拉伸屈服強度（縱向/橫向）由13.4/11.6 MPa降至12.5/10.7 MPa，拉伸斷裂強度（縱向/橫向）由45.1/40.0 MPa降至40.0/37.6 MPa，落鏢沖擊破損質量由75.0 g降至59.5 g，且Kynar flex 5300對于薄膜力學性能的影響比Kynar 761大。這可能是因為PPA與LLDPE熔體不完全相容， PPA成為熔體中的異相，在拉伸薄膜過程中，這些異相部分成為了應力的集中點，從而影響了薄膜的力學性能。

3 結論

a）在LLDPE中添加PPA，造粒過程中溫度、物料恒定的情況下，主機電流明顯下降，從而降低了生產能耗。

b）在LLDPE中添加PPA，由于PPA在機筒、螺桿、機頭等熔體通道的表面形成潤滑層，避免了設備缺陷給熔體表面帶來的傷害，使薄膜制品的光學性能得到改善，即透光率變化不大，霧度明顯降低。

圖3 添加PPA對薄膜力學性能的影響Fig.3 Effect of adding PPA on mechanical properties of the films

c）在LLDPE中添加PPA，兩者不完全相容，PPA成為LLDPE熔體中的異相。該異相部分成為薄膜的應力集中點，在拉伸過程中，薄膜制品的力學性能（主要是拉伸屈服強度、拉伸斷裂強度及落鏢沖擊強度）均有不同程度的下降。

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