DFDA-7042 薄膜透光性研究

李 爽

（中煤陕西榆林能源化工有限公司化工分公司，陕西 榆林 719000）

引言

中煤陕西榆林能源化工有限公司生产的线性低密度聚乙烯（LLDPE）DFDA-7042 采用的是Unipol 气相流化床工艺技术生产，该薄膜产品在市场上主要应用于棚膜、缠绕膜、商品外包装等，对薄膜的透光性有较高的要求。相较于高压低密度聚乙烯（HP-LDPE）薄膜产品，DFDA-7042 改善了薄膜的力学性能，具有较高的撕裂强度、耐穿刺强度、拉伸强度，但透光性相对较差[1]。

影响DFDA-7042 透光性的因素分两种，一种是制粒前通过改变聚合反应条件和添加剂的使用等调整聚合物的MFR、密度、相对分子质量及分布等，改变聚合物的分子结构以此提高薄膜透光性，具体方法一种是降低薄膜中的灰分含量、降低乙烯分压、使用高活性催化剂和添加剂以及成核剂等；另一种是在制粒后的加工成型过程中，通过制膜工艺的优化提升薄膜的透光性能，具体方法有优化熔体温度、降低冷却线高度、提高吹胀比等提高薄膜的透光性[2]。

影响薄膜光学性能的关键因素是LLDPE 的结晶度。当LLDPE 结晶形成的球晶较大时，可见光波不能透过球晶，从而影响薄膜的透光性。

本文结合实际工作情况，在DFDA-7042 已制粒的情况下，研究制膜工艺对薄膜透光性的影响，选择最优制膜条件（以薄膜雾度表征薄膜透光性能）。

1 实验部分

1.1 仪器设备

吹膜机，LF600，Φ30 型，莱伯泰科（LabTech）公司；投射雾影仪，4775 型，德国BYK 公司。

1.2 实验原料

线性低密度聚乙烯，DFDA7042，中煤陕西榆林能源化工有限公司，熔体流动速率（MFR）2.0 g/10 min，密度0.920 g/cm3。

2 实验过程及结论

聚合物结晶度对球晶尺寸的影响有两个：冷却速度和结晶温度，具体为，快速冷却条件下，结晶度低，球晶尺寸小；慢速冷却条件下，结晶度高，球晶尺寸大；较高温度下结晶，球晶尺寸大，结晶度高；较低温度下结晶，球晶尺寸小，结晶度低。通过一系列加工工艺参数的调整，找出薄膜吹塑过程中冷却速度和结晶温度对薄膜雾度的影响因子，给出最佳工艺条件。

2.1 加工温度的影响

提高加工温度使LLDPE 分子链产生松弛，分子排列取向减弱，薄膜结晶过程中的不规则性增加，结晶度降低，使薄膜的透光性提高。但加工温度太高会使熔体强度降低，受仪器本身的冷却效率制约导致膜泡不稳定，褶皱明显增加，透光性变差。对于DFDA-7042，当温度低于160 ℃时，薄膜表面呈现线条状斑纹，并伴有大量鱼眼残生，这是因为熔体温度太低，聚合物不能得到充分的熔融塑化；温度高于200 ℃时，膜泡扭曲并伴随剧烈抖动，成膜性差。熔体温度对薄膜雾度的影响见图1。

图1 熔体温度对薄膜雾度的影响

2.2 冷却线高度的影响

冷却线是指塑料由黏流态进入高弹态的分界线。冷却线时聚合物的结晶固化点，结晶时聚合物的透明度降低，提高冷却线使薄膜有更长的时间固化，分子有更多的时间松弛，分子取向性更好，横向和纵向均衡，薄膜的力学性能提高，但结晶形成的球晶也进一步增大，光学性能下降。受仪器冷却风环喇叭开口直径和膜口直径的制约，冷却线高度太低使熔体出膜口膨胀触碰喇叭口，冷却线过高膜泡螺旋不稳、冷却线上下平移，薄膜厚度不均匀。具体见图2。

图2 冷却线高度（与膜口直径之比）对薄膜雾度的影响

2.3 吹胀比的影响

提高吹胀比，膜泡在膨胀的过程中得到了较好的塑化，利于薄膜的横纵向延伸，影响熔体结晶速率，晶球变小，雾度降低。当吹胀比达到2.6 以后，对薄膜雾度的影响已经相对平缓。当吹胀比为3.2 时，风环喇叭口紧贴熔体，膜泡稍微抖动即破裂，吹胀比低于1.5时，受风环冷却效率制约，薄膜出现蛇形摆动，褶皱明显。具体见图3。

图3 吹胀比对雾度的影响

2.4 吹膜工艺正交实验

因各影响因素之间存在交互作用，单因素实验不能很好地找出最佳制膜条件，为此利用正交设计法优化最佳实验参数。根据上述单因素考察结构，确定三因素三水平正交实验，如表1 所示。

表1 DFDA-7042 吹膜试验因素水平表

2.5 实验结构分析

从表2 的结果可以看出，影响薄膜雾度的主要因素是冷却线高度和熔体温度，吹胀比对雾度的影响较小。

表2 DFDA-7042 吹膜正交实验结果

①②③为不同因素的不同水平下雾度值的总和，R 为①②③中最大值与最小值的差值，各因素综合确定最有制膜条件为熔体温度200 ℃、冷却线1.5、吹胀比3.2。

2.6 最佳制膜条件及分析

通过正交实验数据确定最佳制膜条件，结合操作的难易程度以及能耗物耗影响，综合选取实验8 方案：熔体温度200 ℃、冷却线2.0、吹胀比2.0 作为最佳制膜条件。

3 结论

1）在影响DFDA-7042 制膜条件中，熔体温度、冷却线高度对透光性影响较大，吹胀比影响较小。

2）最佳制膜条件为：熔体温度200 ℃、冷却线2.0、吹胀比2.0。

3）制膜仪器风环喇叭口直径直接制约薄膜的吹胀比调整，尤其较大吹胀比条件下，极易出现破膜情况。