浸塑用低密度聚乙烯研究

方 宏，潘鸿博，赵增辉，王春娇，王 华

（1.大庆化工研究中心，黑龙江 大庆 163714；2.大庆油田第五采油厂第五矿高二队，黑龙江 大庆 163714；3.大庆钻研钻井二公司技术服务公司量室，黑龙江 大庆 163714）

浸塑用低密度聚乙烯研究

方 宏1，潘鸿博2，赵增辉1，王春娇3，王 华1

（1.大庆化工研究中心，黑龙江 大庆 163714；2.大庆油田第五采油厂第五矿高二队，黑龙江 大庆 163714；3.大庆钻研钻井二公司技术服务公司量室，黑龙江 大庆 163714）

对浸塑用LDPE产品的性能进行了详细的研究，并对性能和结构较为相似的2410T和LD400的相对分子质量、相对分子质量分布、结晶性能进行表征和讨论，同时利用毛细管流变对2410T和LD400做了流变性能的研究。结果显示，浸塑用LDPE产品的特点在于熔体流动速率较高，一般均高于30g/10min，相对分子质量较小，结晶性能较好，加工温度范围为155～180℃。

浸塑；LDPE；流变

前言

低密度聚乙烯树脂（LDPE）采用高压管式或高压釜式技术，是乙烯在高温、高压条件下聚合而生产出的低密度聚乙烯[1]。LDPE是重要的热塑性材料，具有良好的透光性和加工性能，可以制成薄膜、容器等多种制品。现今，随着LDPE在生产和生活中的广泛应用，逐步渗透到防腐、装饰、防护等各个方面，将LDPE用于浸塑是对其用途的又一拓展。

浸塑用LDPE常称聚乙烯浸塑粉，也称为聚乙烯粉末涂料，是热塑性粉末涂料的一种。它是以LDPE为主原料，另外添加一定的助剂、颜料、填料经颗粒粉碎而制成的一种粉末涂料，经浸塑工艺在基材表面形成一层具有耐酸、碱、盐等化学药品性的塑料包覆层，适用于电器、日常用品、医疗器械、轻工、化工设备等外壳及零部件的装饰、防腐及绝缘涂层防腐[2]。

本文对浸塑用LDPE产品的性能和结构进行了研究和讨论，并对其加工流变性能进行了详细的研究。

1 实验部分

1.1 实验原料

LDPE，LD400（燕山石化）、2410T（扬子石化）、866-000（茂名石化）、G812（新加坡）。

1.2 仪器设备

熔融指数仪：CEAST公司，6542型号；密度梯度仪：CEAST公司，6001型号；压片机：美国PHI公司，PHI75型；拉力试验机：INSTRON公司，4667型；凝胶色谱德国PE公司，CR-7；转矩流变仪：德国HAKKE公司，POLYLAB；邵氏硬度计：意大利CEAST公司，6868型号；维卡软化点测试仪：英国RAY-Ran公司，RR/HDV6型；毛细管流变仪：英国BOHLIN仪器公司，RH7；差热扫描仪：美国Dupout公司，910型。

1.3 试验方法

基础性能测试：MFR，按GB/T3682测试；密度，按GB/T 1033测试；拉伸性能，按GB/T 1040测试；硬度，按GB/T 2411测试；软化点，按GB/T 1633测试。

结晶性能采用DSC测试方法，称取LDPE样品6mg左右于坩埚内，用Perkin-Elmer公司的Pxris L型示差扫描量热仪在氮气（气流量50mL/min）保护下，将样品从50℃快速加热到200℃，并在200℃下保温5min（为消除热历史，使之完全处于熔融状态），然后以10℃/min降至50℃，再恒温5min，接着再以10℃/min升到180℃，记录其降温和第二次升温曲线。

相对分子质量及其分布：采用凝胶渗透色谱，聚乙烯在分离柱上按分子流体力学体积大小被分离开。使用美国沃特斯公司的GPC150CV型凝胶渗透色谱仪测量，使用三根PLgel 10μm MIXED-B柱子，以1,2,4-三氯代苯为流动相，测量温度为150℃，流速为1.0mL/min，样品浓度为0.3%（wt）。

毛细管流变试验，设定的转速和温度下，利用毛细管流变仪进行测试，并计算相应的剪切力，剪切速率和黏度，给出相应的曲线。

转矩流变试验，利用转矩流变仪，在设定温度、转速的条件下进行熔融挤出，试验过程中，保持稳定状态5～10min，观察其扭矩变化，记录数据及图谱。

2 结果与讨论

2.1 浸塑用LDPE产品性能测试

将收集的浸塑用LDPE样品进行性能测试，对比各样品的基本性能，结果见表1。

表1 浸塑用LDPE产品基本性能Table 1 The basic properties of LDPE product for plastic coating

从上述结果可知，浸塑用LDPE产品的MFR均大于30g/10min，MFR较高，流动性良好，比较适合生产浸塑用粉末。其中，样品2410T和LD400的熔体流动速率、密度等各项性能较为接近，因此选取2410T和LD400为主要研究对象。

2.2 浸塑用LDPE样品热性能研究

差示扫描量热仪（DSC）用于定量测试熔融过程和结晶过程中的热效应。由DSC测得样品2410T和LD400的熔点、结晶温度和熔融热等数值，得到样品熔融和结晶曲线，结果如图1、2，表2所示。

图2 LD400产品DSC谱图Fig.2 The DSC curves of LD400 product

表2 DSC表征样品的热性能结果Table 2 The thermal performance of the sample characterized by DSC

LDPE产品的支化度较大，根据高聚物的结晶学原理，分子链的空间位阻较大，就会导致结晶度较低。从上述表征结果可以看出样品的熔点在110℃以上，结晶温度在90℃以上，结晶度＞38%，所测数据中显示LD400的熔点、结晶温度及结晶度较2410T要高一些，这可能是LD400硬度较高的原因。

2.3 浸塑用LDPE产品相对分子质量、相对分子质量分布测试研究

采用凝胶色谱法（GPC）测试浸塑用LDPE产品相对分子质量（Mw、Mn）及相对分子质量分布（MWD），测试结果如下：

图3 2410T相对分子质量分布曲线Fig.3 The molecular weight distribution curve of the 2410T

图4 LD400相对分子质量分布曲线Fig.4 The molecular weight distribution curve of the LD400

表3 浸塑用LDPE产品相对分子质量及相对分子质量分布Table 3 The molecular weight and distribution of the LDPE product for plastic coating

浸塑用LDPE产品要求产品具有一定的熔融黏度，这样在粉末熔融黏附在基材表面时可形成一定厚度的涂膜，而熔融黏度的大小主要是由产品的类型、相对分子质量和相对分子质量分布情况决定的。如果样品的相对分子质量太高、其熔融黏度过高，熔融时流动性差，浸塑涂层表面不均匀，容易出现凹凸不平或基材露点；如果相对分子质量太小，它的熔融黏度就过低，这样浸塑生产时容易出现流挂现象[3]。通过GPC表征，可以看出，样品2410T和LD400的数均相对分子质量（Mn）在10000以上，重均相对分子质量（Mw）已超过60000，相对分子质量分布均大于5，比较适合浸塑用LDPE的要求。

2.4 浸塑用LDPE产品流变性能研究

树脂的流动和形变是加工过程中最基本的工艺特征，了解加工过程中聚合物的流变行为及其规律，对成型工艺的选择、操作、控制具有深远的意义。

浸塑用LDPE产品的熔体流动速率较大，相对分子质量较小，在生产和加工过程中，容易遇到颗粒成型条件苛刻，加工区间不易控制等问题，为确定该类产品的加工成型区间，应用毛细管流变仪对2410T、LD400进行加工流变性试验，并考察每种样品流变性能随温度的变化，所得流变曲线见图5～8。

温度变化试验条件：

温度设定：150、160、170、180℃；毛细管直径：1mm；剪切速率范围：10～15000s-1。

图5 2410T流变性能随时间变化曲线Fig.5 The time varying curves of the rheological properties of 2410T

图6 LD400流变性能随时间变化曲线Fig.6 The time varying curves of the rheological properties of LD400

从图5、6所示曲线可知，在150～180℃之间样品的剪切黏度随剪切速率的增加而降低。当温度为150℃时，样品的剪切应力和黏度随剪切速率的增加呈规律性变化，而温度在180℃时，样品的剪切应力曲线出现轻微的偏离，说明熔体流动速率较高的聚乙烯在剪切速率增加到一定程度时，容易出现螺杆打滑、空转、进料困难等问题。因此高熔体流动速率的浸塑用LDPE产品的加工区间大致为150～180℃。

3 结论

1）浸塑用LDPE产品为熔体流动速率高，流动性好的LDPE产品。

2）浸塑用LDPE样品的熔点在110℃以上，结晶温度在90℃以上，结晶度＞38%，所测数据中显示LD400的熔点、结晶温度及结晶度较2410T要高一些。

3）样品2410T和LD400的数均相对分子质量（Mn）在10000以上，重均相对分子质量（Mw）超过60000，相对分子质量分布均大于5，符合浸塑生产用LDPE产品的要求。

4）2410T和LD400两种产品的剪切应力随着剪切速率的增加而增加，剪切黏度随剪切速率的增加而减小，在流变试验中表现为剪切敏感性强，当剪切强度加大时，熔融体系的黏度降低幅度较大。

［1］ 洪定一.塑料工业手册聚烯烃［M］.北京:化学工业出版社,1999: 24～29.

［2］ 张华东.热塑性粉末涂料［J］.涂装与电镀,2008,2:3～11.

［3］ 管红,王德鑫,王艳芳,等.LDPE粉末涂料专用料的研制［J］.合成树脂及塑料,1995（12）:36～38.

Study on the LDPE Product for Plastic Coating

FANG Hong1,PAN Hong－bo2,ZHAO Zeng－hui1,WANG Chun－jiao3and WANG Hua1
（1.Daqing Petrochemical Research Center,Daqing 163714,China;2.No.5 Oil Production Company,Daqing Oil Field,Daqing 163714,China;3.No.2 Drilling Company,Daqing Oil field,Daqing 163714,China）

The performance of the LDPE products for plastic coating was studied detailedly.The molecular weight,molecular weight distribution and crystallization properties of the 2410T and LD400,which had the similar structures and properties were characterized and discussed.And their rheological properties were studied with the capillary rheometry.The results showed that the LDPE products for plastics coating had high melt flow rates,which were generally higher than 30g/10min,and its molecular weight was lower and it had great crystallization properties.The processing temperature range of the products was between 155～170℃.

Plastic coating;LDPE;rheology

TQ325.12

A

1001-0017（2015）06-0440-04

2015-08-18

方宏（1979-），女，黑龙江伊春人，硕士，工程师，主要从事聚烯烃后加工方面的研究工作。