預輻照聚乙烯接枝物親水性能研究

左都全，馬國玲，2

(1.重慶三峽學院機械工程學院，重慶 404100；2.長春理工大學化學與環境工程學院,吉林 長春 130022)

聚乙烯是我國合成樹脂中產能最大并且是全部樹脂中應用量最大的品種[1]，農膜中主要用的聚合物為聚乙烯，基體樹脂聚乙烯為非極性分子，與極性流滴劑相容性極差，所制備的棚膜流滴有效期僅為3-4個月[2]，因此，開發農用長效流滴棚膜有著極其重要的意義同時功能性棚膜的發展必然成為一種趨勢[3]。我國由農膜大國到農膜強國，需通過兩方面來努力，一方面降低處理成本，減少污染，開發降解農膜；另一方面要提升檔次和質量，提高產品的功能性，如長壽耐老化、高保溫、高透明等[4]。

1 實驗

1.1 原料與試劑

實驗中采用的主要原材料為中國石油天然氣股份有限公司提供的DFDA-7042聚乙烯，自制反應型流滴劑、天津富宇精細化工有限公司提供的分析純二甲苯和丙酮。實驗使用的儀器設備主要有型號為SHJ-30的雙螺桿配料混煉擠出機、型號為AB3.0的電子輻照加速器、型號為RM-200C的吹膜機、型號為DSA100的接觸角測量儀以及型號為8032的加速流滴測速儀。

1.2 接枝物、膜的制備及表面親水性能的表征

接枝物的制備是將預輻照聚乙烯與反應型流滴劑按照一定的配比，先在高速攪拌機中混合，然后再將混合均勻的反應物料一起加入雙螺桿擠出機中，經過擠出、牽引、冷卻及造粒的工藝而獲得的；膜的制備是將聚乙烯和接枝物加入單螺桿吹膜機進行吹膜而獲得的，其中，膜寬折徑165 mm，膜厚為0.10 mm。

聚乙烯膜和接枝物膜表面親水性能的表征是通過KRUSS公司提供的液滴形狀分析儀(DSA100)完成的。實驗過程中每個樣品至少進行五次測量并取平均值作為研究依據。實驗時，通過2.0 μL的水珠滴落在膜表面，從而形成液滴形狀(10s后)，然后記錄下相應的接觸角數值，便于后期分析。

1.3 表征流滴性能

樣品膜表面結露面積超過總面積1/3時則為失效。流滴期在溫度為60 ℃的鞏義予華型號為8302的加速流滴測速儀上進行流滴期的測試。每個樣品的流滴期測試至少進行三次，取平均值作為該樣品的流滴期。

2 結果與討論

2.1 表征表面潤濕性能

物體表面的親水性能可以通過接觸角來說明，接觸角越小，親水性越好。從圖1看出，與聚乙烯相比，流滴劑的添加使得膜表面與水的接觸角大大減小，流滴劑的接枝反應降低了膜表面的界面張力，使得接觸角下降，水在膜表面能夠鋪展。流滴劑是一種表面活性劑，具有親水基和親油基，當大量表面活性劑存在時，親水基的定向排列需要一定時間。

圖1 接觸角大小變化

2.2 表征流滴性能

接枝流滴劑共混物膜在60 ℃加速流滴儀上進行高溫加速流滴測試，初期形態與聚乙烯形成一層霧氣，說明接枝物膜流滴性能在初期非常好，水滴可以完全展開在膜表面，這是因為流滴劑與聚乙烯的相容性較差，高溫可以快速遷移至膜表面。

純聚乙烯在60 ℃的滴水溫度下滴水時間為無，而接枝共混物的滴水時間為40天。因此，與純聚乙烯相比，流滴劑明顯的改善了膜的親水性能。主要有兩方面因素，一是游離的流滴劑受到聚乙烯分子鏈的排斥，同時受到接枝物的牽拉，緩慢析出，保證一次接枝物膜流滴的長期性和高效性；二是流滴劑單體與聚乙烯分子發生化學反應，形成一個分子鏈，不易沖刷掉，從而延長流滴期。

3 結論

采用預輻照和反應擠出接枝技術，將自制的反應型流滴劑接枝到聚乙烯分子鏈上，接觸角測試表明：流滴劑的加入會減小水與接枝物膜表面的接觸角，純聚乙烯的接觸角為116°，接枝物共混物膜，接觸角降為29°。而加速流滴實驗表明，接枝反應可以有效延長流滴期，純聚乙烯膜不具有流滴性能，接枝共混物膜流滴期可達到40天。