LLDPE塑料薄膜的研究与应用进展

LLDPE塑料薄膜的研究与应用进展周宇概述聚乙烯(PE)是通用合成树脂中产量最大的品种,主要包括低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯及一些具有特殊性能的产品。其中线性低密度聚乙烯LLDPE是20世纪70年代开发成功的乙烯与α-烯烃的共聚物,其分子呈线性结构,其大分子中含有相当数量的支链,由于线性聚乙烯在结构上的特点,使其在性能上具有某些独特的优势。同时以其优异的物理、机械性能和良好的光学性能广泛地应用于工业、农业、包装以及日常工业中,在塑料工业中占有举足轻重的地位。一、生产及应用现状LLDPE的生产量逐年递增,占聚乙烯的比例在逐年增加,2001年全LLDPE产量达到1350万吨,约占世界聚乙烯总量的23%,占低密度聚乙烯(包括LDPE和LLDPE)市场份额41%。2002年,全球LLDPE需求量在1260万吨,约LLDPE和LDPE总和的44%,2003年接近1400万吨。据统计,2003-2005年的平均年增长为7.8%,据SRI咨询公司的最新统计数据显示,截至2006年,全球LLDPE的产能已达到2805.4万吨/年。根据各国产能扩建计划,2006-2009年间世界LLDPE产能将增加675.1万吨/年,年均增长率为6%。二、LLDPE的优缺点LLDPE是没有或很少有长支链的线性分子，且膜用LLDPE为窄分子量分布的聚合物,与LDPE相比,LLDPE显著提高了拉伸强度、撕裂性、穿刺性,并具有较好的耐热和耐寒性能。而在加工性能上,LLDPE对应力的敏感性差,即在挤出加工的高剪切应力下,熔体黏度高,需较大扭矩,较高熔体温度和模头压力,且易发生熔体破裂;但在膜泡牵伸时不发生硬化,有良好的可牵伸性,牵伸比达25~150。在大拉伸形变下不会高度取向,不产生高度双向不平衡性。并且LLDPE熔体强度差,膜泡冷却时不耐高速冷风冲击,稳定性差,在生产大棚膜时容易堆膜,因此需增加熔体强度。三、加工工艺研究与改进LLDPE薄膜主要的加工方法有压延法、挤出吹塑法、T型机头挤出法、双向拉伸法及流延法等，其中挤出吹塑法是应用及产量最大的方法。由于LLDPE熔体的动力粘度大和拉伸强度低，导致加工中传动能耗过大，螺杆扭矩增加，挤出量减少，且泡管不稳定，膜的外观出现“鲨皮斑”、“水纹”等缺陷。为此，通过在共混物中添加熔体改性剂，可以降低能耗，改善制品质量，提高生产率。王弘毅等以LLDPE/LDPE为共混树脂为基料，添加加工改性剂氟弹性体PPA，采用挤出吹塑成型加工薄膜制品。按每克试样总量中含500ug的比例添加PPA，当共混物中LLDPE含量为1/3时，出机电流下降，薄膜的透光率增加，雾度降低;LLDPE含量为60%时，挤出机电流未变而产量提高，薄膜透光率和雾度变化不大;继续增加LLDPE比例时，挤出机电流和雾度增加。薄膜的拉伸性能随LLDPE比例增大著提高，且纵横向的取向度变小。为了适应LLDPE独特性质及加工特点，美国UCC开发了1种IFAC风环(InducedFlowCollar)，见图1。由于在膜管的挤出方向上多了1个支承点，因此，膜管在挤出时格外稳定，尽管诱导气体在量上只占冷却气流的1%，但对提高产率却有极大的意义。产率可提高15%～20%，而且卷取的整齐度和薄膜的质量都有提高。美国UCC还在加工LDPE的螺杆的基础上进行改进，改进后的螺杆（如图2）与UCC第一代LDPE螺杆相比较有下列特点:①螺杆比短，进料段、输送段、均化段、混合头的比为5:5:6:2或5:4:7:2;长径比短，一般为16-18:1;③螺棱上沿前沿有一小斜角倒边；④加有分流器。结果使LLDPE螺杆的能耗比采用普通LDPE螺杆降低60%。四、LLDPE在塑料薄膜中的应用薄膜是LLDPE用量最大的领域。其中尤以在农用膜中应用最广，包括:棚膜、地膜、苫盖膜等,其中棚膜、地膜是目前国内使用量最大的两个品种。1、LLDPE在棚膜中的应用按其功能可分为功能性棚膜和普通膜。功能棚膜又分为耐候、防雾滴、保温等品种。功能膜是近年来发展最快的品种,主要包括长寿膜、流滴膜、保温膜及各种功能复合的薄膜。农业生产对普通棚膜的要求是:具有较好的透明性,连续扣棚180天以上不发生自然破损;功能棚膜则要求棚膜具有保温、防雾滴、耐老化等功能,连续扣棚300天以上不发生自然破损。就目前状况,我国防雾滴、耐老化多功能棚膜的使用寿命在1年以上,防雾滴期在4个月左右。2、LLDPE在地膜中应用主要应用于农田覆盖,用以提高地温、保湿除草等。地膜通常选用MFR=0.8-2.0g/10min的LLDPE生产地膜,其中主要应用的是熔体指数为2g/10min的带有爽滑剂、开口剂LLDPE。地膜使用的线性聚乙烯中开口剂、爽滑剂的含量非常重要，相关研究证明最好选用中等爽滑、开口性好的产品,如果爽滑剂多了则造成收卷打滑,膜卷收卷不齐;如果爽滑剂少了则会“发涩”,影响收卷速度;如果开口性不好,则容易“掉刀”,影响生产效率,还会影响农民生产时的放卷,容易粘连。3、LLDPE微孔膜王道登等用拉伸致孔法制备了LLDPE/POE/CaCO3防水透湿微孔膜,研究了拉伸倍数及体系组成对微孔膜的微孔结构及防水透湿性能的影响。用SEM对微孔膜的微孔结构进行考察,用压汞法对微孔膜的孔径及其分布和微孔的孔隙率进行研究。结果表明:拉伸倍数及CaCO3用量对微孔膜的孔径、孔隙率及防水透湿性能有明显影响。4、LLDPE拉伸缠绕膜拉伸缠绕膜又叫拉伸弹性回缩裹包膜。是一种单面(或双面)有粘性可拉伸并裹紧被包物品的塑料薄膜。使之在储运过程中不散掉而受损污染，同时由于高透明度也便于识别被包物品，减少配送错误。其以PE为基本原料，通过配料采用流延法或吹塑法生产。张林财等研究了线型低密度聚乙烯(LLDPE)拉伸缠绕膜的粘性松驰，讨论了粘性母料加入量、制膜冷却速率、粘性添加剂分子量、贮存温度及不同的制膜工艺方法对缠绕膜自粘性的影响，发现LLDPE拉伸缠绕膜制备后，膜表面粘性要经历松驰过程，该粘性松驰约经15天达到松驰平衡。膜表面粘性随贮存温度升高或制膜时粘性母料加入量的增加而增大，制膜工艺对膜表面粘性有明显影响，与吹塑法相比，流延法易获得粘性良好的拉伸缠绕膜。5、LLDPE热收缩膜成型过程中将未定向的聚合物原膜在玻璃化温度与熔点之问沿一个或几个方向冷拉伸，随即骤冷，“强迫”取向的高聚物迅速结晶使内应力冻结下来，当对物品进行包装过程中对其加热时，由于分子运动产生应力松弛，分子恢复原来的状态，产生收缩。因为LLDPE结晶度较LDPE大，所生产的热收缩膜没有大的收缩性能只适合于特殊场合使用。白晋华等针对热收缩薄膜的综合性能要求和生产实际，进行了热收缩薄膜用二元(LDPE/LLDPE或LDPE/HDPE)和三元(LDPE/LLDPE/HDPE)共混体系收缩性能的研究，对比了不同吹胀比时共混体系的收缩性能影响。结果表明:薄膜LD163(一种LDPE收缩膜专用料)具有适宜的相对分子质质量及其分布，二元共混中线性低密度聚乙烯/LD163的共混效果为佳，而三元体系其纵横向收缩的平衡性较好。谢谢！微孔膜又称为防水透湿膜或可呼吸膜，它利用微孔的微小的半径(微孔直径大约在1um，水蒸气分子的直径约为0.0004um，而雨滴直径一般大于100um），使具一定压力的水或具有一定动能的雨水及雪、露水等不能透过或浸透织物而织物内侧的水蒸气(如人体汗液蒸气)及其他有害气体能传递至外界，从而体现防水透湿织物，如服装、帐篷等的舒适性。根据Laplace公式H=-2Tcosθ/ρgr.式中H为耐静水压高度，T为水的表面张力，p为水的密度，g为重力加速度，θ为涂层布中内壁与水的接触角，r为微孔半径。