预辐照聚乙烯接枝物亲水性能研究

左都全，马国玲，2

(1.重庆三峡学院机械工程学院，重庆 404100；2.长春理工大学化学与环境工程学院,吉林 长春 130022)

聚乙烯是我国合成树脂中产能最大并且是全部树脂中应用量最大的品种[1]，农膜中主要用的聚合物为聚乙烯，基体树脂聚乙烯为非极性分子，与极性流滴剂相容性极差，所制备的棚膜流滴有效期仅为3-4个月[2]，因此，开发农用长效流滴棚膜有着极其重要的意义同时功能性棚膜的发展必然成为一种趋势[3]。我国由农膜大国到农膜强国，需通过两方面来努力，一方面降低处理成本，减少污染，开发降解农膜；另一方面要提升档次和质量，提高产品的功能性，如长寿耐老化、高保温、高透明等[4]。

1 实验

1.1 原料与试剂

实验中采用的主要原材料为中国石油天然气股份有限公司提供的DFDA-7042聚乙烯，自制反应型流滴剂、天津富宇精细化工有限公司提供的分析纯二甲苯和丙酮。实验使用的仪器设备主要有型号为SHJ-30的双螺杆配料混炼挤出机、型号为AB3.0的电子辐照加速器、型号为RM-200C的吹膜机、型号为DSA100的接触角测量仪以及型号为8032的加速流滴测速仪。

1.2 接枝物、膜的制备及表面亲水性能的表征

接枝物的制备是将预辐照聚乙烯与反应型流滴剂按照一定的配比，先在高速搅拌机中混合，然后再将混合均匀的反应物料一起加入双螺杆挤出机中，经过挤出、牵引、冷却及造粒的工艺而获得的；膜的制备是将聚乙烯和接枝物加入单螺杆吹膜机进行吹膜而获得的，其中，膜宽折径165 mm，膜厚为0.10 mm。

聚乙烯膜和接枝物膜表面亲水性能的表征是通过KRUSS公司提供的液滴形状分析仪(DSA100)完成的。实验过程中每个样品至少进行五次测量并取平均值作为研究依据。实验时，通过2.0 μL的水珠滴落在膜表面，从而形成液滴形状(10s后)，然后记录下相应的接触角数值，便于后期分析。

1.3 表征流滴性能

样品膜表面结露面积超过总面积1/3时则为失效。流滴期在温度为60 ℃的巩义予华型号为8302的加速流滴测速仪上进行流滴期的测试。每个样品的流滴期测试至少进行三次，取平均值作为该样品的流滴期。

2 结果与讨论

2.1 表征表面润湿性能

物体表面的亲水性能可以通过接触角来说明，接触角越小，亲水性越好。从图1看出，与聚乙烯相比，流滴剂的添加使得膜表面与水的接触角大大减小，流滴剂的接枝反应降低了膜表面的界面张力，使得接触角下降，水在膜表面能够铺展。流滴剂是一种表面活性剂，具有亲水基和亲油基，当大量表面活性剂存在时，亲水基的定向排列需要一定时间。

图1 接触角大小变化

2.2 表征流滴性能

接枝流滴剂共混物膜在60 ℃加速流滴仪上进行高温加速流滴测试，初期形态与聚乙烯形成一层雾气，说明接枝物膜流滴性能在初期非常好，水滴可以完全展开在膜表面，这是因为流滴剂与聚乙烯的相容性较差，高温可以快速迁移至膜表面。

纯聚乙烯在60 ℃的滴水温度下滴水时间为无，而接枝共混物的滴水时间为40天。因此，与纯聚乙烯相比，流滴剂明显的改善了膜的亲水性能。主要有两方面因素，一是游离的流滴剂受到聚乙烯分子链的排斥，同时受到接枝物的牵拉，缓慢析出，保证一次接枝物膜流滴的长期性和高效性；二是流滴剂单体与聚乙烯分子发生化学反应，形成一个分子链，不易冲刷掉，从而延长流滴期。

3 结论

采用预辐照和反应挤出接枝技术，将自制的反应型流滴剂接枝到聚乙烯分子链上，接触角测试表明：流滴剂的加入会减小水与接枝物膜表面的接触角，纯聚乙烯的接触角为116°，接枝物共混物膜，接触角降为29°。而加速流滴实验表明，接枝反应可以有效延长流滴期，纯聚乙烯膜不具有流滴性能，接枝共混物膜流滴期可达到40天。