狀態(tài)調(diào)節(jié)對(duì)LLDPE薄膜霧度的影響

陳珊

摘要：聚乙烯產(chǎn)品薄膜霧度是體現(xiàn)質(zhì)量?jī)?yōu)劣的其中一項(xiàng)指標(biāo)，樣品在制備過(guò)程中存在著很多不穩(wěn)定因素，這些都對(duì)其分析數(shù)據(jù)造成一定的影響，本論文側(cè)重討論了狀態(tài)調(diào)節(jié)過(guò)程時(shí)間、溫度、濕度對(duì)聚乙烯霧度的影響，并得出一系列結(jié)論。

關(guān)鍵詞：狀態(tài)調(diào)節(jié)；霧度；LLDPE

神華包頭分公司煤制烯烴項(xiàng)目是以煤為原料，通過(guò)煤氣化制甲醇、甲醇轉(zhuǎn)化制烯烴、烯烴聚合工藝路線(xiàn)生產(chǎn)聚烯烴的特大型煤化工項(xiàng)目，最關(guān)鍵的核心裝置甲醇制烯烴采用中科院大連化物所開(kāi)發(fā)的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)DMTO（甲醇制低碳烯烴）工藝技術(shù)，并在世界上首次實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。其生產(chǎn)的線(xiàn)性低密度聚乙烯，因?yàn)榻Y(jié)晶度低， 與高密度聚乙烯相比，功具有較好的柔韌性和透明性，在生產(chǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域?qū)ζ渫该餍杂休^高的要求，一般采用霧度和透光率對(duì)其光學(xué)性能進(jìn)行試樣表征。隨著人們審美觀念的變化，人們對(duì)包裝材料表面特征呈現(xiàn)出了多樣性要求，表面亞光（消光）包裝（具高霧度低光澤） 也開(kāi)始大受歡迎，并且隨著B(niǎo)OPP（雙向拉伸聚丙烯）等高光澤高透明包裝制品產(chǎn)能的飽和與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，開(kāi)發(fā)亞光膜等成為這類(lèi)薄膜制造企業(yè)新的利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)和投資熱點(diǎn)[1]，因此塑料薄膜霧度的影響因素和機(jī)理受到進(jìn)一步關(guān)注。

1狀態(tài)調(diào)節(jié)

使樣品或試樣達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的溫度和濕度而規(guī)定的全套操作過(guò)程。對(duì)高分子材料進(jìn)行狀態(tài)調(diào)節(jié)的理由在于高分子材料原始貯存狀態(tài)不同則測(cè)出的物理、力學(xué)及電性能也不同。為了使結(jié)果有可比性，因此必須經(jīng)過(guò)狀態(tài)調(diào)節(jié)，以使原始狀態(tài)處于基本一致，這在材料試驗(yàn)中是需要采用的。

2霧度

霧度又稱(chēng)為濁度，它可衡量透明或半透明材料不清晰或混濁的程度，是表征散射的指標(biāo)。霧度的產(chǎn)生是由于材料內(nèi)部或外部表面光散射造成的云霧狀或混濁的外觀。霧度的定義為材料散射光通量與透過(guò)材料光通量之比的百分?jǐn)?shù)【2】。

用標(biāo)準(zhǔn)“c”光源的一束平行光垂直照射到透明或半透明薄膜、片材、板材上，由于材料內(nèi)部和表面造成散射，使部分平行光偏離入射方向大于2.5o；的散射光通量Td與透過(guò)材料的光通量T2之比的百分率，即：

3塑料薄膜霧度形成機(jī)理

樹(shù)脂及其體系不同時(shí)塑料薄膜霧度形成機(jī)理也不同，單一樹(shù)脂所得薄膜的霧度，自20世紀(jì)30年代 PE 成功開(kāi)發(fā)伊始，研究者便注意到某些 PE薄膜的半透光性（霧度特性），ICI公司的 Huck 和 Clegg（研究對(duì)象為 LDPE（低密度聚乙烯））首先對(duì)此進(jìn)行研究并提出解釋這種現(xiàn)象的假設(shè)：霧度現(xiàn)象產(chǎn)生于本體散射和表面散射的共同貢獻(xiàn)，而其中本體散射所做貢獻(xiàn)可以忽略；引起表面散射的原因?yàn)楸∧け砻娲植冢?即表面織態(tài)結(jié)構(gòu)決定霧度性能），而造成表面粗糙的因素有2個(gè)即薄膜本體表面或接近表面的結(jié)晶和擠出過(guò)程中的不穩(wěn)定流動(dòng)，此后的研究者對(duì)其他聚合物薄膜的霧度現(xiàn)象也進(jìn)行了廣泛研究。他們的研究均發(fā)現(xiàn)Huck和Clegg 的論斷在單一樹(shù)脂所得薄膜中具有普適性，可以推廣，也就是說(shuō)單一樹(shù)脂所得薄膜的霧度主要是表面霧度，由本體結(jié)晶和擠出過(guò)程中不穩(wěn)流動(dòng)引發(fā)的表面粗糙致使表面散射，而薄膜表面附近本體中的晶粒堆積是導(dǎo)致表面粗糙的主要貢獻(xiàn)者[3]。

4實(shí)驗(yàn)對(duì)象與目的

本論文實(shí)驗(yàn)對(duì)象為神華包頭煤化工分公司所生產(chǎn)的LLDPE DFDA-7042聚乙烯產(chǎn)品（密度0.9180g/m3，熔指1.92g/10min），通過(guò)討論狀態(tài)調(diào)節(jié)對(duì)霧度的影響，探討得出狀態(tài)調(diào)節(jié)對(duì)霧度影響的結(jié)論，對(duì)日后分析工作的改進(jìn)有一定的幫助。

5實(shí)驗(yàn)部分

5.1實(shí)驗(yàn)儀器

Collin吹膜機(jī)、EEL57D霧度儀、其他工具（剪刀、尺子，測(cè)厚儀）等。實(shí)驗(yàn)條件表1所示。

5.2實(shí)驗(yàn)測(cè)定概述

本次實(shí)驗(yàn)采用國(guó)際照明協(xié)會(huì)（CIE）規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)“C”光源，測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)GB/T 2410-2008 透明塑料透光率和霧度的測(cè)定。

5.3實(shí)驗(yàn)步驟

①采樣。用塑料桶采集樣品足夠量。采集過(guò)程中為避免樣品失真，打開(kāi)采樣口置換數(shù)分鐘后采集。

②試樣。將采集到的同一批樣品在上述條件下進(jìn)行吹膜，薄膜寬度為24.0cm，厚度為0.60mm。薄膜樣品用鋒利的剪刀裁成50mm×50mm大小，試樣平整，干凈，無(wú)異物。

③樣品狀態(tài)調(diào)節(jié)。將樣品一部分放置于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)調(diào)節(jié)環(huán)境（溫度23±2℃，濕度50±10%）下，一部分置于室溫（溫度18-28℃，濕度30-50%）下，進(jìn)行狀態(tài)調(diào)節(jié)。分別設(shè)定不同的時(shí)間，尋找最佳狀態(tài)調(diào)節(jié)時(shí)間。

6 實(shí)驗(yàn)討論

6.1狀態(tài)調(diào)節(jié)時(shí)間對(duì)霧度的影響

分別將狀態(tài)調(diào)節(jié)時(shí)間設(shè)定為2h、4h、6h、8h、10h、12h、18h、24h、36h、48h，對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)調(diào)節(jié)環(huán)境與室溫下的霧度數(shù)據(jù)，平行測(cè)定5個(gè)樣品，取平均值。（室溫溫度為27℃左右，濕度為33%左右）

由上圖可以看出：霧度隨著狀態(tài)調(diào)節(jié)時(shí)間的增加而升高。在較短時(shí)間內(nèi)，對(duì)霧度影響不是很大，時(shí)間越長(zhǎng)，聚乙烯內(nèi)部結(jié)晶度越高，霧度越大。

吹塑薄膜樣品一般不需要預(yù)處理，但是對(duì)于科研開(kāi)發(fā)以及產(chǎn)品質(zhì)量對(duì)比試驗(yàn)，則需要在相同的溫濕度和時(shí)間條件下進(jìn)行測(cè)定，以消除由于制樣過(guò)程中結(jié)晶速度不同產(chǎn)生的光學(xué)性能的差異，同一樣品在不同預(yù)處理時(shí)間情況下對(duì)霧度的影響不大。樣品狀態(tài)調(diào)節(jié)時(shí)間越長(zhǎng)，結(jié)晶越充分，霧度越高，透明性越差。室溫下霧度值比標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下的霧度值略高，故實(shí)驗(yàn)應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下進(jìn)行。

6.2溫度對(duì)霧度的影響

改變標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下的溫度，將溫度分別設(shè)定為10℃、15℃、20℃、22℃、25℃、28℃、30℃、35℃、40℃，濕度設(shè)定為50%，狀態(tài)調(diào)節(jié)時(shí)間為2h，平行測(cè)定5個(gè)樣品，取平均值。

由上圖得出：隨著溫度的增大，聚乙烯薄膜內(nèi)部結(jié)晶越小，霧度越小。溫度越低，內(nèi)部分子間隙越小，分子排布越緊密，越容易形成大的晶體結(jié)構(gòu)，也對(duì)薄膜的光學(xué)性能造成負(fù)面影響，即霧度越大。endprint

添加劑中抗靜電劑對(duì)光學(xué)性能的影響很大，目前常用的遷移性非離子表面活性劑，必須遷移到薄膜表面才能起到真正的抗靜電作用，溫度升高，胺類(lèi)，脂類(lèi)和酰胺類(lèi)等在薄膜表面的聚集都會(huì)造成薄膜光澤度下降和霧度升高，所以選擇抗靜電劑的種類(lèi)對(duì)改善薄膜長(zhǎng)期的穩(wěn)定光學(xué)性能具有很重要的意義。

6.3濕度對(duì)霧度的影響

改變標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下的濕度，將濕度分別設(shè)定為10%、20%、30%、40%、45%、50%、55%、60%、65%，溫度設(shè)定為23℃，狀態(tài)調(diào)節(jié)時(shí)間為2h，平行測(cè)定5個(gè)樣品，取平均值。

由上圖得出：隨著濕度的增大，聚乙烯薄膜霧度呈緩慢增大趨勢(shì)。濕度越大，使霧度增大，這是由于薄膜中親水性添加劑更容易遷移出來(lái)，越容易在薄膜表面聚集水汽。濕度在40%及以下的環(huán)境中，濕度對(duì)霧度的影響不是很明顯。

6.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

①通過(guò)一系列的實(shí)驗(yàn)得出，狀態(tài)調(diào)節(jié)對(duì)聚乙烯（DFDA-7042）產(chǎn)品的霧度有一定的影響。室溫與標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下的試樣霧度值有差別，故應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境中進(jìn)行狀態(tài)調(diào)節(jié)。為了進(jìn)一步探討溫度、濕度對(duì)霧度的影響，進(jìn)行了單一變量的實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出，溫度、濕度對(duì)聚乙烯（DFDA-7042）產(chǎn)品的霧度確實(shí)有一定的影響，但是影響不是很大，由于吹膜過(guò)程致使試樣的厚度有一定的差異，這是不可避免的因素，導(dǎo)致霧度差異也是可以理解的，因其數(shù)據(jù)波動(dòng)均在合格產(chǎn)品范圍內(nèi)波動(dòng)，故可忽略其影響。

②霧度儀的校準(zhǔn)在樣品測(cè)試前顯得異常重要，霧度標(biāo)準(zhǔn)片對(duì)所處的環(huán)境，特別是溫度、相對(duì)濕度比較敏感，這是由霧度標(biāo)準(zhǔn)片的材質(zhì)和制造工藝決定的。霧度標(biāo)準(zhǔn)片在研制過(guò)程中，采用高分子有機(jī)材料作為基質(zhì)，均勻殘雜適量無(wú)明顯熒光特性的散光劑，經(jīng)過(guò)高溫，均勻性試驗(yàn)等嚴(yán)格工作過(guò)程制作而成，擦拭或摩擦霧度標(biāo)準(zhǔn)片，容易破壞表面分子結(jié)構(gòu)排列，產(chǎn)生數(shù)據(jù)偏差【4】。這就造成了當(dāng)霧度標(biāo)準(zhǔn)片表面起霧時(shí)不可擦拭的現(xiàn)狀，從而對(duì)其校準(zhǔn)過(guò)程所處的環(huán)境條件有一定的約束。

③JJF1303-2011霧度計(jì)校準(zhǔn)規(guī)范中給出的環(huán)境參考溫度，是一個(gè)相對(duì)廣泛的范圍，所以在實(shí)際校準(zhǔn)過(guò)程中，還有不少因素值得注意。

參考文獻(xiàn)

[1]陳曉勇，塑料薄膜霧度及其控制的研究進(jìn)展[J]，化學(xué)推進(jìn)劑與高分子材料，2010（02）-0027

[2]國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)總局。GB/T 2410-2008 透明塑料透光率和霧度的測(cè)定[S]，北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008

[3]龐海萍，降低LLDPE DFDA7042薄膜霧度的研究[J]，合成樹(shù)脂及塑料，2002，19（6）：7

[4]全國(guó)光學(xué)計(jì)量技術(shù)委員會(huì)。JJF1303-2011霧度計(jì)校準(zhǔn)規(guī)范[S]，北京：中國(guó)質(zhì)檢出版社，2011endprint