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低密度聚乙烯 2420 H 吹膜工藝研究

瀏覽次數：10915 發布時間：2021年03月08日 10:16:38

[導讀] 考察了中國石油蘭州石化公司低密度聚乙烯 2420 H 吹膜時吹脹比、加工溫度、薄膜厚度對薄膜性能的影響。結果表明:當吹脹比為 3.0 時，薄膜的加工工藝穩定，橫向拉伸斷裂應力較高，魚眼較少，透明性較好

許惠芳，魏福慶，巨娟俠，李朋朋，李艷芹

(中國石油蘭州化工研究中心，甘肅蘭州 730060)

摘要:考察了中國石油蘭州石化公司低密度聚乙烯 2420 H 吹膜時吹脹比、加工溫度、薄膜厚度對薄膜性能的影響。結果表明:當吹脹比為 3.0 時，薄膜的加工工藝穩定，橫向拉伸斷裂應力較高，魚眼較少，透明性較好;加工溫度在 160~185 °C時，薄膜拉伸性能、直角撕裂強度性能較佳;薄膜厚度對薄膜性能有明顯影響。

關鍵詞:低密度聚乙烯;2420 H;吹脹比;加工溫度;薄膜厚度

中國石油蘭州石化公司 (以下簡稱蘭州石化)低密度聚乙烯(牌號為 2420 H)是在 20 萬 t/a 低密度聚乙烯裝置上，采用 basell 公司高壓管式反應法工藝技術生產的產品，由于其優異的綜合性能廣泛應用于薄膜領域。吹膜工藝條件對低密度聚乙烯薄膜的性能有很大影響，但關于這方面的研究較少，多集中于低密度聚乙烯裝置生產工藝優化、助劑及新產品開發[1-3]，吹膜樹脂產生魚眼原因分析及預防[4-5]，低密度聚乙烯產品性能及應用以及低密度聚乙烯薄膜成型加工與性能方面[6-8]的研究。本工作對 2420 H 在吹膜過程中的吹脹比、加工溫度以及薄膜厚度對薄膜性能的影響進行了研究，優化出綜合性能較佳的吹膜條件，為產品應用提供指導。

1 實驗部分 1.1 原材料

低密度聚乙烯 2420 H，顆粒料，由蘭州石化生產。

1. 2 樣品制備及性能測試

在德國 Collin 公司生產的 E 45 P 型吹膜機

上進行吹膜試驗。采用英國 Dffusion 公司生產的 EEL 57 D 型霧度計按照 GB/T 2410—2008 進行霧度測試。采用美國 Instron 公司生產的 Instron 1121 型電子拉力機按照 GB/T 1040—2006 進行拉伸性能測試。采用美國 Instron 公司生產的 Instron 1121 型直角撕裂強度儀按照 QB/T 1130— 2009 進行直角撕裂強度測試。按照 GB/T 11115— 2009 中方法 2 進行魚眼測試。

2 結果與討論

2. 1 吹脹比對薄膜性能的影響

在吹膜溫度為 175 °C的條件下，進行 2420 H 吹膜。吹膜過程中發現，當吹脹比依次為 2.5，3.0 時，薄膜膜泡均比較穩定;當吹脹比達到 3.5 時，膜泡開始擺動，工藝穩定性降低。這是因為吹脹比增大，來自口模熔體流動和風環冷風存在的不均勻性增加，導致薄膜厚度不均勻性增加;吹脹比增大，會使膜泡表面積增大，易受牽伸影響，使膜泡穩定性變差，易使薄膜產生皺褶，降低薄膜外觀質量。因此，2420 H 吹制薄膜時吹脹比不宜超過 3.5，并根據設備特點進行相應調整。

吹脹比對 2420 H 薄膜性能的影響如圖 1~圖 5 所示。可以看出:隨吹脹比增大，薄膜霧度、魚眼呈下降趨勢;橫向拉伸斷裂應力呈上升趨勢，縱向拉伸斷裂應力呈下降趨勢。這是因為隨著吹脹比增大，薄膜的橫向拉伸作用增大，分子鏈沿橫向的取向增強，從而薄膜的橫向拉伸斷裂應力增加，同時引起薄膜縱向取向變弱，致使薄膜的縱向拉伸斷裂應力有所下降;縱橫向拉伸斷裂應變呈上升趨勢，橫向直角撕裂強度呈下降趨勢，縱向直角撕裂強度呈先上升后下降的趨勢。當吹脹比為 3.0 時，薄膜綜合性能較好。

圖 1

薄膜霧度隨吹脹比的變化

圖 2 薄膜魚眼隨吹脹比的變化

圖 3 薄膜拉伸斷裂應力隨吹脹比的變化

圖 4 薄膜拉伸斷裂應變隨吹脹比的變化

圖 5 薄膜直角撕裂強度隨吹脹比的變化

2. 2 加工溫度對薄膜性能的影響

由圖 6~圖 10 可見:隨加工溫度的升高，薄膜霧度呈降低趨勢，這是因為升高加工溫度，分子鏈會產生松弛，取向變弱，致使結晶過程中的不規則程度增加，結晶度降低，從而使薄膜的透光度提高;魚眼呈下降趨勢，這是因為溫度升高，大分子部分充分得到塑化，不熔物減少，魚眼減少; 薄膜縱向拉伸斷裂應力呈下降趨勢，橫向拉伸斷裂應力呈先上升,185°C后下降的趨勢，縱橫向拉伸斷裂應變呈上升趨勢，但 185 °C后變化較小;橫向直角撕裂強度先下降，185 °C后呈增加趨勢,縱向直角撕裂強度呈降低趨勢。因此，建議薄膜廠家加工溫度設定在 160~185 °C，可根據所生產薄膜的用途及設備情況進行相應的工藝調整，為了降低能耗可以在 175 °C進行加工，為了提高透明性能，減少魚眼可以在 185 °C進行加工。

圖 6 薄膜霧度隨加工溫度的變化

圖 7 薄膜魚眼隨加工溫度的變化

圖 8 薄膜拉伸斷裂應力隨加工溫度的變化

圖 9 薄膜拉伸斷裂應變隨加工溫度的變化

圖 10 薄膜直角撕裂強度隨加工溫度的變化

2. 3 薄膜厚度對薄膜性能的影響

在吹膜溫度為 175 °C，吹脹比為 3.0 的條件下，考察了薄膜厚度對低密度聚乙烯 2420 H 薄膜性能的影響，結果如圖 11~圖 15 所示。可以看出:薄膜厚度對薄膜性能有明顯的影響;隨薄膜厚度減小，薄膜的霧度呈先下降后增加的趨勢，這是因為隨著薄膜厚度變薄，透光率會增加，霧度降低，但當薄膜厚度太薄，薄膜產生褶皺，會導致霧度增大;魚眼呈增加趨勢;薄膜橫向拉伸斷裂應力變化很小，縱向拉伸斷裂應力呈下降趨勢;橫向拉伸斷裂應變隨薄膜厚度增加呈上升趨勢，縱向拉伸斷裂應變呈下降趨勢;薄膜橫向直角撕裂強度呈下降趨勢，縱向直角撕裂強度呈先增加后減小趨勢。