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低密度聚乙烯 2420 H 吹膜工藝研究

瀏覽次數(shù)：10906 發(fā)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(wěn)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(wěn)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(chǎn)的產(chǎn)品，由于其優(yōu)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(chǎn)工藝優(yōu)化、助劑及新產(chǎn)品開發(fā)[1-3]，吹膜樹脂產(chǎn)生魚眼原因分析及預防[4-5]，低密度聚乙烯產(chǎn)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(yōu)化出綜合性能較佳的吹膜條件，為產(chǎn)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(chǎn)。

1. 2 樣品制備及性能測試

在德國 Collin 公司生產(chǎn)的 E 45 P 型吹膜機

上進行吹膜試驗。采用英國 Dffusion 公司生產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(fā)現(xiàn)，當吹脹比依次為 2.5，3.0 時，薄膜膜泡均比較穩(wěn)定;當吹脹比達到 3.5 時，膜泡開始擺動，工藝穩(wěn)定性降低。這是因為吹脹比增大，來自口模熔體流動和風環(huán)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(wěn)定性變差，易使薄膜產(chǎn)生皺褶，降低薄膜外觀質(zhì)量。因此，2420 H 吹制薄膜時吹脹比不宜超過 3.5，并根據(jù)設備特點進行相應調(diào)整。

吹脹比對 2420 H 薄膜性能的影響如圖 1~圖 5 所示?？梢钥闯?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?nèi)?，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(chǎn)生松弛，取向變?nèi)?，致使結晶過程中的不規(guī)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(jù)所生產(chǎn)薄膜的用途及設備情況進行相應的工藝調(diào)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(chǎn)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。