高开口型线形低密度聚乙烯的性能研究

魏福庆,周福斌,许惠芳,李朋朋

(1.中国石油兰州化工研究中心,甘肃兰州730060;2.中国石油化工与销售华南分公司,广东广州510620)

高开口型线形低密度聚乙烯的性能研究

魏福庆1,周福斌2,许惠芳1,李朋朋1

(1.中国石油兰州化工研究中心,甘肃兰州730060;2.中国石油化工与销售华南分公司,广东广州510620)

研究了高开口型线形低密度聚乙烯(PE-LLD)DFDA 7042H的物理性能、相对分子质量、支化度和流变性能,并对其生产的薄膜产品的性能进行了测试,且与市场认可的进口产品进行了对比。结果表明,与进口产品相比,工业化生产的DFDA 7042H物理性能大致相同,相对分子质量稍高,相对分子质量分布较宽;DFDA 7042H的剪切应力和剪切黏度更低,适合在较低的温度下加工;由DFDA 7042H吹制薄膜的动摩擦因数与进口产品接近,开口性较好;同时薄膜的雾度较低,具有更高的透明性,其他性能与进口产品接近,能够满足高速包装膜使用要求。

高开口型;线形低密度聚乙烯;微观结构;流变性能;薄膜

0 前言

我国PE-LLD消费量巨大,2008年,国内 PE-LLD表观消费量为3767 kt,进口1476 kt,2009年进口达到2201 kt。PE-LLD主要应用在包装膜、管材、改性等方面,其中以包装膜用量最大[1]。PE-LLD薄膜根据开口性能的差异,分为3种类型:即非开口型、开口型、高开口型。高开口型PE-LLD主要用于高速自动包装膜,即通常在高速生产线上用来包装食品、杂志、纺织品、卫生用品等。由于薄膜的牵引速度很快,对薄膜的开口性能和爽滑性能要求较高。此类产品主要依靠进口,国内很少生产。兰州化工研究中心根据市场需求,通过优化助剂配方,在DFDA 7042的基础上成功生产出开口性能良好、透明性较高的高速包装膜专用料DFDA 7042H,产品性能达到进口产品水平。

1 实验部分

1.1 主要原料

PE-LLD,DFDA 7042H,粒料,兰州石化公司;

1.2 主要设备及仪器

吹膜机,E-40,日本现代机械公司;

熔体流动速率测定仪,6542,意大利CEAST公司;

密度梯度柱,1012,意大利CEAST公司;

电子拉力机,1121,英国INSTRON公司;

雾度计,HGM-2DP,日本横须贺公司;

摩擦因数仪,E-2,意大利CEAST公司;

毛细管流变仪,HAA KE90,德国 HAA KE公司;

凝胶色谱仪,Alliance GPCV2000,美国Waters公司;

(2)准确称取鳞叶1.000 g (内部和外部鳞叶分开)，切碎后于10 mL 纯甲醇浸泡，在4 ℃冰箱中放置24 h；每个样品中加入0.1 g水不溶性聚乙烯吡咯烷酮(polyvinyl pyrrolidone，PVP)，加液氮在弱光条件下研磨匀浆，加80%甲醇共20 mL(分3次加入，依次为10 mL+5 mL+5 mL)4 ℃冷浸提24 h。

红外光谱仪,MAGNA-IR 760,美国尼高利公司。

1.3 试样制备

采用吹膜机进行吹膜试验,温度160～175℃,吹胀比为2.5,膜厚为30μm。

1.4 性能测试与结构表征

相对分子质量及其分布:将样品溶于流动相邻二氯苯溶剂中,将溶液注入色谱柱中进行测试,温度为135℃;

支化度:将样品压制成0.3 mm厚的膜片,利用红外光谱仪测试树脂中—CH3的峰值,利用标准曲线计算样品支化度;

按照GB/T 3682—2000测试材料的熔体流动速率,测试温度为190℃,砝码重2.16 kg;

按照 GB/T 1033—1986测试材料的密度;

按照 GB/T1040.3—2006测试材料的拉伸性能,拉伸速度为500 mm/min。

2 结果与讨论

2.1 基本性能对比

从表1可以看出,DFDA 7042H的熔体流动速率与PE-LLD1相同,低于 PE-LLD2,断裂强度较高,但是屈服强度稍低,综合性能与进口产品接近。

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

2.2 结构分析

几种 PE-LLD的相对分子质量均在 100000～130000之间,相对分子质量分布在4.0左右,支化度在14%～16%之间,可以采用普通的工艺进行吹膜。与进口产品相比,DFDA 7042H的相对分子质量稍高,相对分子质量分布较宽,但是支化度较低。

表2 DFDA7042H的相对分子质量及支化度Tab.2 Relativemolecular mass and branching degree of DFDA 7042H

2.3 流变性能对比

从图1可以看出,几种 PE-LLD均表现出表观剪切黏度随剪切速率增大而降低的特点,具有非线性关系,且剪切应力均随着剪切速率的增加呈非线性上升趋势,其熔体表现出剪切变稀,具有假塑性流动行为。PE-LLD1和PE-LLD2的剪切应力-剪切速率和表观剪切黏度-剪切速率的曲线接近,剪切速率相同时,其剪切应力和表观剪切黏度均高于DFDA 7042H。说明DFDA 7042H适合在较低的温度下加工。在相同加工条件下,DFDA 7042H的流动性优于进口产品。

图1 DFDA 7042H在170℃下的流变行为Fig.1 Rheological behavior of DFDA 7042H at 170℃

2.4 薄膜性能对比

从表3可以看出,DFDA 7042H生产的薄膜的摩擦因数与进口产品接近,开口性较好;雾度较低,透明性得到明显改善;光学性能和力学性能均与进口产品接近。在华南地区的应用研究表明DFDA 7042H的性能与PE-LLD2接近,能够满足高速包装膜料的生产要求。

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

3 结论

(1)工业化生产的DFDA 7042H与进口产品的基本物性、相对分子质量及分布接近;

(2)DFDA 7042H具有较低的剪切应力和剪切黏度,适合在较低的加工温度下加工;

(3)DFDA 7042H吹制的薄膜具有较高的透明性和开口性,其他性能与进口产品接近,能够满足高速包装膜的生产要求。

[1] 桂祖桐,谢建玲.聚乙烯树脂及其应用[M].北京:化学工业出版社,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

联系人,weifuqing@126.com