氟弹性体加工助剂对LLDPE薄膜性能的影响

曹建秋

（中国石油化工股份有限公司天津分公司研究院，天津市 300271）

聚合物加工助剂氟弹性体（PPA）是聚偏二氟乙烯（PVDF）系列产品，主要是由二氟乙烯（VDF）与六氟丙烯（HFP）共聚合制得（分子结构见图1），主要用来改善聚合物的加工性能。在聚合物的加工过程中，PPA可迁移到挤塑铸模和其他金属表面起到润滑作用，防止铸模堵塞，脱模困难，还可减少聚合物熔融分解，保证了薄膜制品的强度和外观。将其添加到聚乙烯树脂中，尤其线型低密度聚乙烯（LLDPE）中，能有效消除LLDPE吹塑膜生产中的凝胶、鲨鱼皮等外观缺陷，提高LLDPE与其他树脂的掺混比例，相当于降低了LLDPE的黏度，可提高加工性能，降低生产成本。

图1 PPA的分子结构Fig.1 Molecular structure of PPA

文献[1-7]对添加了PPA的树脂体系的熔体流变行为研究较多，但对于添加PPA对LLDPE各项性能的影响报道较少。本工作研究了在LLDPE中添加相同的抗氧剂、不同含量PPA进行造粒吹膜后，薄膜的力学及光学性能的变化趋势。

1 实验部分

1.1 原料

LLDPE，DGM-1875，粉料，中国石油化工股份有限公司天津分公司烯烃部生产。PPA:Kynar flex 5300（聚偏二氟乙烯65%，聚乙二醇35%），Kynar 761（聚偏二氟乙烯），均为法国阿科玛集团公司生产。抗氧剂1076，辅助抗氧剂168，均为天津晨光化工有限公司生产。

1.2 仪器与设备

SJ35×30FM650 型吹膜机，模头直径为80 mm，螺杆直径为35 mm，长径比为25∶1，大连旅顺挤出机厂生产。TSE-35型双螺杆挤出机，螺杆直径为35 mm，长度为105 cm，南京瑞亚高聚物装备有限公司生产。GH-10DY型高速混合机，北京市塑料机械厂生产。塑料干燥机，广州市高穗塑料机械有限公司生产。Zwick Roell Z050型拉伸测试仪，德国Zwick/Roell集团公司生产。 GBD-11型落镖冲击测定仪，广州标际包装设备有限公司生产。

1.3 实验配方及测试方法

将DGM-1875与助剂按表1配方混配后造粒、吹膜，测试薄膜性能。吹塑薄膜按GB/T15182-1994制备，膜厚（30±3）μm，拉伸性能按GB/T 1040.3—2006测试；透光率和雾度按GB/T 2410—2008测试；落镖冲击强度按GB/T 9639.1—2008测试。

表1 实验配方Tab.1 Experimental formulae

2 结果与讨论

2.1 加工行为

从图2看出：与不添加PPA的试样1相比，添加PPA的试样造粒时主机电流明显降低。这是由于造粒过程中，PPA与LLDPE熔体不完全相容，会向熔体外层移动并有在金属表面附着的趋势，在挤出机筒体、模具表面与聚合物熔体间形成一润滑层，减少了熔体在运动过程中与器壁的摩擦。在温度、物料一定时，主机电流明显下降，从而降低了生产能耗。Kynar 761对于主机电流的影响大于Kynar flex 5300。

图2 添加 PPA 对主机平均电流的影响Fig.2 Effect of adding PPA on average electric current of the main engine

2.2 薄膜的光学性能

由于在挤出过程中，PPA能够附着于机筒、螺杆、机头等熔体通道的表面，形成一润滑层，避免了因设备缺陷给熔体表面带来的伤痕，所以薄膜的光学性能得到改善，即透光率变化不大，但雾度都明显降低。由表2看出：添加量相同时Kynar flex 5300比Kynar 761对薄膜雾度的影响作用更大，而Kynar flex 5300对雾度的影响与添加量关系不大，Kynar 761对雾度的影响与添加量有关。

表2 添加PPA后试样的光学性能Tab.2 Optical properties of the films after adding PPA

2.3 薄膜的力学性能

从图3可以看出：添加PPA后，薄膜的拉伸屈服强度（纵向/横向）由13.4/11.6 MPa降至12.5/10.7 MPa，拉伸断裂强度（纵向/横向）由45.1/40.0 MPa降至40.0/37.6 MPa，落镖冲击破损质量由75.0 g降至59.5 g，且Kynar flex 5300对于薄膜力学性能的影响比Kynar 761大。这可能是因为PPA与LLDPE熔体不完全相容， PPA成为熔体中的异相，在拉伸薄膜过程中，这些异相部分成为了应力的集中点，从而影响了薄膜的力学性能。

3 结论

a）在LLDPE中添加PPA，造粒过程中温度、物料恒定的情况下，主机电流明显下降，从而降低了生产能耗。

b）在LLDPE中添加PPA，由于PPA在机筒、螺杆、机头等熔体通道的表面形成润滑层，避免了设备缺陷给熔体表面带来的伤害，使薄膜制品的光学性能得到改善，即透光率变化不大，雾度明显降低。

图3 添加PPA对薄膜力学性能的影响Fig.3 Effect of adding PPA on mechanical properties of the films

c）在LLDPE中添加PPA，两者不完全相容，PPA成为LLDPE熔体中的异相。该异相部分成为薄膜的应力集中点，在拉伸过程中，薄膜制品的力学性能（主要是拉伸屈服强度、拉伸断裂强度及落镖冲击强度）均有不同程度的下降。

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