摘要：文中對(duì)低密度聚乙烯裝置生產(chǎn)的LDPE2426H吹膜工藝進(jìn)行了研究，確定了吹膜生產(chǎn)的最佳條件。結(jié)果表明，LDPE2426H的重均分子量為9.4×104，結(jié)晶度為38.5%，具有分子量分布較寬、結(jié)晶度較低的特點(diǎn)。在加工溫度為170~190℃、吹脹比為3.0時(shí)，吹制的薄膜光學(xué)性能最好、耐沖擊強(qiáng)度高。
某石化公司的低密度聚乙烯（LDPE)裝置采用德國(guó)basell公司的管式法反應(yīng)器生產(chǎn)技術(shù)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力200kt/a。該裝置主要生產(chǎn)原料為乙烯，以醋酸乙烯為共聚單體，以丙烯或丙醛為分子量調(diào)節(jié)劑，過(guò)氧化物為引發(fā)劑。采用乙烯單點(diǎn)進(jìn)料，過(guò)氧化物由4點(diǎn)注入脈沖式反應(yīng)器的生產(chǎn)方式進(jìn)行生產(chǎn)。低密度聚乙烯的主要特點(diǎn)是具有良好的柔韌性、抗沖擊強(qiáng)度高、低透水性以及良好的加工性能和光學(xué)性能，因而廣泛應(yīng)用于薄膜包裝行業(yè)。
1實(shí)驗(yàn)部分
1.1實(shí)驗(yàn)原料及主要儀器
實(shí)驗(yàn)所用原料為大慶石化公司塑料廠生產(chǎn)的LDPE2426H。
主要儀器：5226型霧度儀，意大利CEAST公司；RH7D型毛細(xì)管流變儀，英國(guó)ROSAND公司；DSC910型差熱掃描儀，美國(guó)DUPOUT公司；4667型拉力試驗(yàn)機(jī)，美國(guó)INSTRON公司；PL-220型凝膠色譜儀（GPC），美國(guó)WATERS公司；BLU300型吹膜機(jī)組，德國(guó)Goettfert公司。
1.2測(cè)試方法
相對(duì)分子質(zhì)量及其分布采用凝膠滲透色譜（GPC）法測(cè)試。實(shí)驗(yàn)條件：溫度160℃，三氯苯為溶劑，流速1mL/min。熱力學(xué)性能采用差示掃描量熱法（DSC）測(cè)試。實(shí)驗(yàn)條件：樣品容器為銅杯，樣品量10mg，升溫速率10℃/min。
1.3吹膜實(shí)驗(yàn)
吹膜實(shí)驗(yàn)在吹膜機(jī)組BLU300（德國(guó)）上進(jìn)行。擠出機(jī)螺桿直徑為Φ30mm，長(zhǎng)徑比為20：1，口模直徑為60mm，采用風(fēng)環(huán)冷卻，薄膜厚度控制在29~31μm，牽引速率為5m/min。
2結(jié)果與討論
2.1熱力學(xué)性能分析
對(duì)LDPE2426H的熱力學(xué)性能進(jìn)行了DSC分析，分析結(jié)果見(jiàn)表1。
表1LDPE2426H熱力學(xué)性能
由表1可見(jiàn)，LDPE2426H的熔點(diǎn)為112.8℃，結(jié)晶度為38.5%。由于LDPE2426H是由自由基在高溫高壓下引發(fā)生成的聚合物，聚合物主鏈上含有較多短支鏈，由于短支鏈?zhǔn)怪ф滈g可結(jié)晶的亞甲基鏈段不能形成大而完整的結(jié)晶，破壞了鏈的折疊［1］，每1000個(gè)碳原子含15~35個(gè)有4個(gè)碳原子以上的短支鏈，從而導(dǎo)致LDPE2426H結(jié)晶度較低［2］。當(dāng)光穿過(guò)由LDPE2426H吹制的薄膜，遇到晶體界面時(shí)所產(chǎn)生的散射、折射的幾率大大減少，薄膜的霧度降低，透光性較好；同時(shí)由于熔點(diǎn)較低，生產(chǎn)薄膜時(shí)加工溫度較低，可為企業(yè)降低大量的能耗，減少生產(chǎn)成本。
2.2相對(duì)分子質(zhì)量及其分布
對(duì)LDPE2426H的相對(duì)分子質(zhì)量（Mn）及分子量分布（Mw）進(jìn)行了凝膠滲透色譜法（GPC）測(cè)試分析，分析結(jié)果見(jiàn)表2。
表2LDPE2426H相對(duì)分子質(zhì)量及其分布
從表2可知，LDPE2426H的相對(duì)分子質(zhì)量為93952，相對(duì)分子質(zhì)量較小，生產(chǎn)的薄膜表面光澤度較高；Mw/Mn為5.25，相對(duì)分子量分布較寬，可以使原料在加工過(guò)程中具有較好的熔體強(qiáng)度，吹制的薄膜具有較好的柔韌性［3］。
2.3流變性能
分別在160℃、170℃、180℃、190℃溫度下考察了LDPE2426H的剪切應(yīng)力和剪切粘度隨剪切速率的變化情況，結(jié)果見(jiàn)圖1，2。
圖1剪切應(yīng)力與剪切速率的關(guān)系
圖2剪切粘度和剪切速率的關(guān)系
從圖1，2可以看出，在相同的加工溫度下，隨著剪切速率的增加，熔體受到的剪切應(yīng)力逐漸增大，熔體粘度逐漸下降；剪切速率相同時(shí)，隨著加工溫度的升高，熔體粘度逐漸降低。熔體溫度為160℃時(shí)，LDPE2426H在剪切速率>415s-1后，開(kāi)始出現(xiàn)輕微的熔體破裂；熔體溫度為190℃時(shí)，LDPE2426H熔體破裂臨界剪切速率486s-1。隨著溫度的升高，出現(xiàn)熔體破裂的臨界剪切速率也在加大［4］。
2.4吹膜工藝條件對(duì)薄膜性能的影響
在固定牽引速率、冷卻溫度和薄膜厚度的條件下，考察薄膜生產(chǎn)加工過(guò)程中，加工溫度和吹脹比對(duì)薄膜力學(xué)性能的影響，結(jié)果見(jiàn)圖3~6。
圖3加工溫度和吹脹比與拉伸強(qiáng)度的關(guān)系
圖4加工溫度和吹脹比與斷裂伸長(zhǎng)率的關(guān)系
圖5加工溫度和吹脹比與沖擊強(qiáng)度的關(guān)系圖
圖5加工溫度和吹脹比與膜霧度的關(guān)系圖
（1）對(duì)薄膜拉伸強(qiáng)度的影響。從圖3可以看出，加工溫度在170~190℃之間，隨著吹脹比的增加，膜的橫向拉伸強(qiáng)度也增加，而縱向拉伸強(qiáng)度則隨著吹脹比的增加呈下降趨勢(shì)，且溫度越高下降趨勢(shì)越明顯。說(shuō)明吹脹比是影響膜的拉伸強(qiáng)度的重要條件［5］，綜合膜的橫、縱向拉伸強(qiáng)度性能，所以選擇吹脹比為3.0。
（2）對(duì)薄膜拉伸斷裂應(yīng)變（斷裂伸長(zhǎng)率）的影響。由圖4可知，加工溫度的變化對(duì)拉伸斷裂應(yīng)變（斷裂伸長(zhǎng)率）的影響并不明顯；隨著吹脹比的增加，膜的橫向斷裂應(yīng)變逐漸下降，而縱向斷裂應(yīng)變隨吹脹比增加逐漸上升，隨后趨于平穩(wěn)；吹脹比為3.0時(shí)，橫向與縱向拉伸斷裂應(yīng)變基本達(dá)到平衡［6］。
（3）對(duì)薄膜沖擊強(qiáng)度的影響。從圖5可見(jiàn)，加工溫度在170~190℃之間時(shí)，吹脹比相同時(shí)，隨著溫度的升高，膜的沖擊強(qiáng)度變化不明顯；但隨著吹脹比的加大，膜的沖擊強(qiáng)度增大，亦即膜的沖擊強(qiáng)度的變化對(duì)吹脹比更敏感。
（4）對(duì)薄膜霧度的影響。由圖6可知，隨著吹脹比的提高，膜的霧度降低；吹脹比相同時(shí)，提高加工溫度，膜的霧度降低，透明性變好。這主要是由于在吹膜生產(chǎn)過(guò)程中，提高加工溫度使分子鏈產(chǎn)生松弛［7］，取向減弱趨于均衡；同時(shí)影響了薄膜結(jié)晶過(guò)程中表面的不規(guī)則程度，結(jié)晶度降低，使膜的光澤度提高，霧度減小。
3結(jié)論
（1）LDPE2426H的相對(duì)分子量分布為5.25，分布較寬，用該原料吹制薄膜時(shí)加工性能較好。
（2）LDPE2426H的結(jié)晶度為38.5%，薄膜霧度低，光學(xué)性能較好。
（3）LDPE2426H吹膜過(guò)程中，在固定牽引速率、冷卻溫度和薄膜厚度的條件下，加工溫度和吹脹比對(duì)薄膜性能的影響較大，提高了加工溫度、加大了吹脹比，對(duì)薄膜光學(xué)性能和沖擊強(qiáng)度的提高均有利，綜合薄膜的各項(xiàng)性能，選擇加工溫度為170~190℃，吹脹比為3.0為宜。（文章來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)）
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