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低密度聚乙烯2426H的性能及加工应用.doc
低密度聚乙烯2426H吹膜工艺研究
王世华
(中国石油大庆化工研究中心黑龙江 大庆 163714)
摘要对聚乙烯装置生产的LDPE2426H进行了研究。结果表明LDPE2426H的重均分子量为9.4×104,结晶度为38.5%,具有分子量分布宽、结晶度低的特点加工温度为1℃、吹胀比为时的薄膜光学性能好冲击强度高。
关键词 低密度聚乙烯
中图分类号 TQ325.12 文献标识码
某石化公司低密度聚乙烯(LDPE)装置采用德国Basell公司的管式法反应器生产技术,设计生产能力20/a。装置的主要生产原料为乙烯,乙烯为共聚单体,以丙烯或丙醛为分子量调节剂,过氧化物为引发剂。该工艺采用乙烯单点进料,过氧化物由点注入脉冲式反应器的生产方式进行生产。低密度聚乙烯(LDPE)的主要特点是具有良好的柔韧性、抗冲击强度高、低透水性以及良好的加工性能和光学性能,因而广泛应用于薄膜包装行业。
1 部分
1.1 原料仪器
大庆石化公司塑料厂LDPE2426H。
仪器5226型雾度仪,意大利CEAST公司;RH7D毛细管流变仪,英国ROSAND公司;DSC910型差热扫描仪,美国D公司;4667拉力试验机,美国INSTRON公司;PL-220凝胶色谱仪(GPC),美国W公司;BLU300吹膜机组,德国。
1.测试方法
相对分子质量及其分布采用凝胶渗透色谱(GPC)法测试。条件:温度160 ℃,三氯苯为溶剂,流速1 mL/min。
热力学性能采用差示扫描量热法(DSC)测试。条件:样品容器铜杯,样品量10 mg,升温速率10 ℃/min。
1. 吹膜实验
吹膜实验在吹膜机组BLU300(德国)上进行。挤出机螺杆直径为Φ30 mm,长径比为20:1,口模直径为60 mm,采用风环冷却,薄膜厚度控制在2931 μm,牵引速率为5 m/min。
2 结果与讨论
2. 热力学性能分析
对LDPE 2426H的热力学性能进行了DSC分析,分析结果见表。
样品 熔点℃ 结晶温度℃ 结晶度% 结晶热/( J·g -1) 熔融热/( J·g -1) LDPE 2426H 112.8 99.1 38.5 89.9 116.2 表LDPE 2426H热力学性能
由表可见LDPE2426H的熔点为112.8 ℃,结晶度为38.5%。由于LDPE2426H是由自由基在高温高压下引发生成的聚合物,聚合物主链上含有短支链,由于短支链使支链间可结晶的亚甲基链段不能形成大而完整结晶,破坏了链的折叠[1],每1 000个碳原子含1535个有4个碳原子以上的短支链,从而导致LDPE2426H结晶度较低[2]。当光穿过由LDPE2426H吹制的薄膜,遇到晶体界面时所产生的散射、折射的几率大大减少,薄膜的雾度降低,透光性较好同时由于熔点较低,生产薄膜时加工温度较低,可以为企业降低大量的能耗,减少生产成本。
2. 相对分子及分布对LDPE 2426H的相对分子Mn)及分子量分布Mw)进行了凝胶渗透色谱法(GPC)测试分析,分析结果见表。表3 LDPE2426H相对分子及分布
样品 Mn Mw Mw/ Mn LDPE2426H 17898 93952 5.25 表可,LDPE2426H的相对分子为93 952,相对分子较小,生产的薄膜表面光泽度较高;Mw/ Mn为5.25,分子量分布宽,可以使原料在加工过程中具有较好的熔体强度,的薄膜好柔韧性 [3]。
2. 流变性能
分别在160 ℃、170 ℃、180 ℃、190 ℃温度下考察LDPE2426H的剪切应力和剪切粘度随剪切速率的变化情况,结果见图12。
图1 剪切应力剪切速率 图剪切粘度剪切速率
从图12可以看出在相同的加工温度下,随着剪切速率的增加,熔体受到的剪切应力逐渐增大,熔体粘度逐渐下降;剪切速率相同时,随着加工温度的升高,熔体粘度逐渐降低。熔体温度为160 ℃时,LDPE2426H在剪切速率415 s-1后,开始出现轻微的熔体破裂;熔体温度为190℃时,LDPE2426H熔体破裂的临界剪切速率为486 s-1。随着温度的升高,出现熔体破裂的临界剪切速率也在加大[]。
2.条件对薄膜性能的影响
在固定牵引速率、冷却温度和薄膜厚度的条件下,考察薄膜生产加工过程中,加工温度和吹胀比对薄膜力学性能的影响,见图3~6。
图3 加工温度和吹胀比与拉伸强度的关系 4 加工温度和吹胀比与断裂的关系
图5加工温度和吹胀比与冲击强度的关系图6加工温度和吹胀比与膜雾度的关系
对薄膜拉伸强度的影响
从图3可以看在加工温度170~190 ℃之间,随着吹胀比的增加,膜的横向拉伸强度也增加,而纵向拉伸强度则吹胀比的增加呈下降趋势,且温度越高下降趋
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