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）

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的LDPE 2426 H吹膜工藝進行了研究，確定了吹膜生產的最佳條件。結果表明，LDPE 2426 H的重均分子量為9.4×104，結晶度為38.5%，具有分子量分布較寬、結晶度較低的特點。在加工溫度為170~190℃、吹脹比為3.0時，吹制的薄膜光學性能最好、耐沖擊強度高。

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公司的管式法反應器生產技術，設計生產能力200 kt/a。該裝置主要生產原料為乙烯，以醋酸乙烯為共聚單體，以丙烯或丙醛為分子量調節劑，過氧化物為引發劑。采用乙烯單點進料，過氧化物由4點注入脈沖式反應器的生產方式進行生產。低密度聚乙烯的主要特點是具有良好的柔韌性、抗沖擊強度高、低透水性以及良好的加工性能和光學性能，因而廣泛應用于薄膜包裝行業。

1 實驗部分

1.1 實驗原料及主要儀器

實驗所用原料為大慶石化公司塑料廠生產的LDPE 2426 H。

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

1.2 測試方法

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

1.3 吹膜實驗

吹膜實驗在吹膜機組BLU300（德國）上進行。擠出機螺桿直徑為Φ30 mm，長徑比為20：1，口模直徑為60 mm，采用風環冷卻，薄膜厚度控制在29~31 μm，牽引速率為5 m/min。

2 結果與討論

2.1 熱力學性能分析

對LDPE 2426 H的熱力學性能進行了DSC分析，分析結果見表1。

表1 LDPE 2426 H熱力學性能

由表1可見，LDPE 2426 H的熔點為112.8℃，結晶度為38.5%。由于LDPE 2426 H是由自由基在高溫高壓下引發生成的聚合物，聚合物主鏈上含有較多短支鏈，由于短支鏈使支鏈間可結晶的亞甲基鏈段不能形成大而完整的結晶，破壞了鏈的折疊［1］，每1 000個碳原子含15~35個有4個碳原子以上的短支鏈，從而導致LDPE 2426 H結晶度較低［2］。當光穿過由LDPE 2426 H吹制的薄膜，遇到晶體界面時所產生的散射、折射的幾率大大減少，薄膜的霧度降低，透光性較好；同時由于熔點較低，生產薄膜時加工溫度較低，可為企業降低大量的能耗，減少生產成本。

2.2 相對分子質量及其分布

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

表2 LDPE 2426 H相對分子質量及其分布

從表2可知，LDPE 2426 H的相對分子質量為93 952，相對分子質量較小，生產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的剪切應力和剪切粘度隨剪切速率的變化情況，結果見圖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，熔體受到的剪切應力逐漸增大，熔體粘度逐漸下降；剪切速率相同時，隨著加工溫度的升高，熔體粘度逐漸降低。熔體溫度為160℃時，LDPE2426 H在剪切速率＞415 s-1后，開始出現輕微的熔體破裂；熔體溫度為190℃時，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，考察薄膜生產加工過程中，加工溫度和吹脹比對薄膜力學性能的影響，結果見圖3~6。

圖4 加工溫度和吹脹比與斷裂伸長率的關系

圖5 加工溫度和吹脹比與沖擊強度的關系

圖6 加工溫度和吹脹比與膜霧度的關系

（1）對薄膜拉伸強度的影響。從圖3可以看出，加工溫度在170~190℃之間，隨著吹脹比的增加，膜的橫向拉伸強度也增加，而縱向拉伸強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度的重要條件［5］，綜合膜的橫、縱向拉伸強度性能，所以選擇吹脹比為3.0。

（2）對薄膜拉伸斷裂應變（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，膜的橫向斷裂應變逐漸下降，而縱向斷裂應變隨吹脹比增加逐漸上升，隨后趨于平穩；吹脹比為3.0時，橫向與縱向拉伸斷裂應變基本達到平衡［6］。

（3）對薄膜沖擊強度的影響。從圖5可見，加工溫度在170~190℃之間時，吹脹比相同時，隨著溫度的升高，膜的沖擊強度變化不明顯；但隨著吹脹比的加大，膜的沖擊強度增大，亦即膜的沖擊強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，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過程中，提高加工溫度使分子鏈產生松弛［7］，取向減弱趨于均衡；同時影響了薄膜結晶過程中表面的不規則程度，結晶度降低，使膜的光澤度提高，霧度減小。

3 結論

（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加工性能較好。

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

（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，對薄膜光學性能和沖擊強度的提高均有利，綜合薄膜的各項性能，選擇加工溫度為170~190℃，吹脹比為3.0為宜。

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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年畢業于遼陽石油化工專科學校高分子材料專業，現從事樹脂研究開發工作。