氟彈性體加工助劑對(duì)LLDPE薄膜性能的影響

曹建秋

（中國石油化工股份有限公司天津分公司研究院，天津市 300271）

聚合物加工助劑氟彈性體（PPA）是聚偏二氟乙烯（PVDF）系列產(chǎn)品，主要是由二氟乙烯（VDF）與六氟丙烯（HFP）共聚合制得（分子結(jié)構(gòu)見圖1），主要用來改善聚合物的加工性能。在聚合物的加工過程中，PPA可遷移到擠塑鑄模和其他金屬表面起到潤滑作用，防止鑄模堵塞，脫模困難，還可減少聚合物熔融分解，保證了薄膜制品的強(qiáng)度和外觀。將其添加到聚乙烯樹脂中，尤其線型低密度聚乙烯（LLDPE）中，能有效消除LLDPE吹塑膜生產(chǎn)中的凝膠、鯊魚皮等外觀缺陷，提高LLDPE與其他樹脂的摻混比例，相當(dāng)于降低了LLDPE的黏度，可提高加工性能，降低生產(chǎn)成本。

圖1 PPA的分子結(jié)構(gòu)Fig.1 Molecular structure of PPA

文獻(xiàn)[1-7]對(duì)添加了PPA的樹脂體系的熔體流變行為研究較多，但對(duì)于添加PPA對(duì)LLDPE各項(xiàng)性能的影響報(bào)道較少。本工作研究了在LLDPE中添加相同的抗氧劑、不同含量PPA進(jìn)行造粒吹膜后，薄膜的力學(xué)及光學(xué)性能的變化趨勢(shì)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料

LLDPE，DGM-1875，粉料，中國石油化工股份有限公司天津分公司烯烴部生產(chǎn)。PPA:Kynar flex 5300（聚偏二氟乙烯65%，聚乙二醇35%），Kynar 761（聚偏二氟乙烯），均為法國阿科瑪集團(tuán)公司生產(chǎn)。抗氧劑1076，輔助抗氧劑168，均為天津晨光化工有限公司生產(chǎn)。

1.2 儀器與設(shè)備

SJ35×30FM650 型吹膜機(jī)，模頭直徑為80 mm，螺桿直徑為35 mm，長(zhǎng)徑比為25∶1，大連旅順擠出機(jī)廠生產(chǎn)。TSE-35型雙螺桿擠出機(jī)，螺桿直徑為35 mm，長(zhǎng)度為105 cm，南京瑞亞高聚物裝備有限公司生產(chǎn)。GH-10DY型高速混合機(jī)，北京市塑料機(jī)械廠生產(chǎn)。塑料干燥機(jī)，廣州市高穗塑料機(jī)械有限公司生產(chǎn)。Zwick Roell Z050型拉伸測(cè)試儀，德國Zwick/Roell集團(tuán)公司生產(chǎn)。 GBD-11型落鏢沖擊測(cè)定儀，廣州標(biāo)際包裝設(shè)備有限公司生產(chǎn)。

1.3 實(shí)驗(yàn)配方及測(cè)試方法

將DGM-1875與助劑按表1配方混配后造粒、吹膜，測(cè)試薄膜性能。吹塑薄膜按GB/T15182-1994制備，膜厚（30±3）μm，拉伸性能按GB/T 1040.3—2006測(cè)試；透光率和霧度按GB/T 2410—2008測(cè)試；落鏢沖擊強(qiáng)度按GB/T 9639.1—2008測(cè)試。

表1 實(shí)驗(yàn)配方Tab.1 Experimental formulae

2 結(jié)果與討論

2.1 加工行為

從圖2看出：與不添加PPA的試樣1相比，添加PPA的試樣造粒時(shí)主機(jī)電流明顯降低。這是由于造粒過程中，PPA與LLDPE熔體不完全相容，會(huì)向熔體外層移動(dòng)并有在金屬表面附著的趨勢(shì)，在擠出機(jī)筒體、模具表面與聚合物熔體間形成一潤滑層，減少了熔體在運(yùn)動(dòng)過程中與器壁的摩擦。在溫度、物料一定時(shí)，主機(jī)電流明顯下降，從而降低了生產(chǎn)能耗。Kynar 761對(duì)于主機(jī)電流的影響大于Kynar flex 5300。

圖2 添加 PPA 對(duì)主機(jī)平均電流的影響Fig.2 Effect of adding PPA on average electric current of the main engine

2.2 薄膜的光學(xué)性能

由于在擠出過程中，PPA能夠附著于機(jī)筒、螺桿、機(jī)頭等熔體通道的表面，形成一潤滑層，避免了因設(shè)備缺陷給熔體表面帶來的傷痕，所以薄膜的光學(xué)性能得到改善，即透光率變化不大，但霧度都明顯降低。由表2看出：添加量相同時(shí)Kynar flex 5300比Kynar 761對(duì)薄膜霧度的影響作用更大，而Kynar flex 5300對(duì)霧度的影響與添加量關(guān)系不大，Kynar 761對(duì)霧度的影響與添加量有關(guān)。

表2 添加PPA后試樣的光學(xué)性能Tab.2 Optical properties of the films after adding PPA

2.3 薄膜的力學(xué)性能

從圖3可以看出：添加PPA后，薄膜的拉伸屈服強(qiáng)度（縱向/橫向）由13.4/11.6 MPa降至12.5/10.7 MPa，拉伸斷裂強(qiáng)度（縱向/橫向）由45.1/40.0 MPa降至40.0/37.6 MPa，落鏢沖擊破損質(zhì)量由75.0 g降至59.5 g，且Kynar flex 5300對(duì)于薄膜力學(xué)性能的影響比Kynar 761大。這可能是因?yàn)镻PA與LLDPE熔體不完全相容， PPA成為熔體中的異相，在拉伸薄膜過程中，這些異相部分成為了應(yīng)力的集中點(diǎn)，從而影響了薄膜的力學(xué)性能。

3 結(jié)論

a）在LLDPE中添加PPA，造粒過程中溫度、物料恒定的情況下，主機(jī)電流明顯下降，從而降低了生產(chǎn)能耗。

b）在LLDPE中添加PPA，由于PPA在機(jī)筒、螺桿、機(jī)頭等熔體通道的表面形成潤滑層，避免了設(shè)備缺陷給熔體表面帶來的傷害，使薄膜制品的光學(xué)性能得到改善，即透光率變化不大，霧度明顯降低。

圖3 添加PPA對(duì)薄膜力學(xué)性能的影響Fig.3 Effect of adding PPA on mechanical properties of the films

c）在LLDPE中添加PPA，兩者不完全相容，PPA成為L(zhǎng)LDPE熔體中的異相。該異相部分成為薄膜的應(yīng)力集中點(diǎn)，在拉伸過程中，薄膜制品的力學(xué)性能（主要是拉伸屈服強(qiáng)度、拉伸斷裂強(qiáng)度及落鏢沖擊強(qiáng)度）均有不同程度的下降。

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