DFDA-7042 薄膜透光性研究

李 爽

（中煤陜西榆林能源化工有限公司化工分公司，陜西 榆林 719000）

引言

中煤陜西榆林能源化工有限公司生產的線性低密度聚乙烯（LLDPE）DFDA-7042 采用的是Unipol 氣相流化床工藝技術生產，該薄膜產品在市場上主要應用于棚膜、纏繞膜、商品外包裝等，對薄膜的透光性有較高的要求。相較于高壓低密度聚乙烯（HP-LDPE）薄膜產品，DFDA-7042 改善了薄膜的力學性能，具有較高的撕裂強度、耐穿刺強度、拉伸強度，但透光性相對較差[1]。

影響DFDA-7042 透光性的因素分兩種，一種是制粒前通過改變聚合反應條件和添加劑的使用等調整聚合物的MFR、密度、相對分子質量及分布等，改變聚合物的分子結構以此提高薄膜透光性，具體方法一種是降低薄膜中的灰分含量、降低乙烯分壓、使用高活性催化劑和添加劑以及成核劑等；另一種是在制粒后的加工成型過程中，通過制膜工藝的優(yōu)化提升薄膜的透光性能，具體方法有優(yōu)化熔體溫度、降低冷卻線高度、提高吹脹比等提高薄膜的透光性[2]。

影響薄膜光學性能的關鍵因素是LLDPE 的結晶度。當LLDPE 結晶形成的球晶較大時，可見光波不能透過球晶，從而影響薄膜的透光性。

本文結合實際工作情況，在DFDA-7042 已制粒的情況下，研究制膜工藝對薄膜透光性的影響，選擇最優(yōu)制膜條件（以薄膜霧度表征薄膜透光性能）。

1 實驗部分

1.1 儀器設備

吹膜機，LF600，Φ30 型，萊伯泰科（LabTech）公司；投射霧影儀，4775 型，德國BYK 公司。

1.2 實驗原料

線性低密度聚乙烯，DFDA7042，中煤陜西榆林能源化工有限公司，熔體流動速率（MFR）2.0 g/10 min，密度0.920 g/cm3。

2 實驗過程及結論

聚合物結晶度對球晶尺寸的影響有兩個：冷卻速度和結晶溫度，具體為，快速冷卻條件下，結晶度低，球晶尺寸??；慢速冷卻條件下，結晶度高，球晶尺寸大；較高溫度下結晶，球晶尺寸大，結晶度高；較低溫度下結晶，球晶尺寸小，結晶度低。通過一系列加工工藝參數(shù)的調整，找出薄膜吹塑過程中冷卻速度和結晶溫度對薄膜霧度的影響因子，給出最佳工藝條件。

2.1 加工溫度的影響

提高加工溫度使LLDPE 分子鏈產生松弛，分子排列取向減弱，薄膜結晶過程中的不規(guī)則性增加，結晶度降低，使薄膜的透光性提高。但加工溫度太高會使熔體強度降低，受儀器本身的冷卻效率制約導致膜泡不穩(wěn)定，褶皺明顯增加，透光性變差。對于DFDA-7042，當溫度低于160 ℃時，薄膜表面呈現(xiàn)線條狀斑紋，并伴有大量魚眼殘生，這是因為熔體溫度太低，聚合物不能得到充分的熔融塑化；溫度高于200 ℃時，膜泡扭曲并伴隨劇烈抖動，成膜性差。熔體溫度對薄膜霧度的影響見圖1。

圖1 熔體溫度對薄膜霧度的影響

2.2 冷卻線高度的影響

冷卻線是指塑料由黏流態(tài)進入高彈態(tài)的分界線。冷卻線時聚合物的結晶固化點，結晶時聚合物的透明度降低，提高冷卻線使薄膜有更長的時間固化，分子有更多的時間松弛，分子取向性更好，橫向和縱向均衡，薄膜的力學性能提高，但結晶形成的球晶也進一步增大，光學性能下降。受儀器冷卻風環(huán)喇叭開口直徑和膜口直徑的制約，冷卻線高度太低使熔體出膜口膨脹觸碰喇叭口，冷卻線過高膜泡螺旋不穩(wěn)、冷卻線上下平移，薄膜厚度不均勻。具體見圖2。

圖2 冷卻線高度（與膜口直徑之比）對薄膜霧度的影響

2.3 吹脹比的影響

提高吹脹比，膜泡在膨脹的過程中得到了較好的塑化，利于薄膜的橫縱向延伸，影響熔體結晶速率，晶球變小，霧度降低。當吹脹比達到2.6 以后，對薄膜霧度的影響已經相對平緩。當吹脹比為3.2 時，風環(huán)喇叭口緊貼熔體，膜泡稍微抖動即破裂，吹脹比低于1.5時，受風環(huán)冷卻效率制約，薄膜出現(xiàn)蛇形擺動，褶皺明顯。具體見圖3。

圖3 吹脹比對霧度的影響

2.4 吹膜工藝正交實驗

因各影響因素之間存在交互作用，單因素實驗不能很好地找出最佳制膜條件，為此利用正交設計法優(yōu)化最佳實驗參數(shù)。根據(jù)上述單因素考察結構，確定三因素三水平正交實驗，如表1 所示。

表1 DFDA-7042 吹膜試驗因素水平表

2.5 實驗結構分析

從表2 的結果可以看出，影響薄膜霧度的主要因素是冷卻線高度和熔體溫度，吹脹比對霧度的影響較小。

表2 DFDA-7042 吹膜正交實驗結果

①②③為不同因素的不同水平下霧度值的總和，R 為①②③中最大值與最小值的差值，各因素綜合確定最有制膜條件為熔體溫度200 ℃、冷卻線1.5、吹脹比3.2。

2.6 最佳制膜條件及分析

通過正交實驗數(shù)據(jù)確定最佳制膜條件，結合操作的難易程度以及能耗物耗影響，綜合選取實驗8 方案：熔體溫度200 ℃、冷卻線2.0、吹脹比2.0 作為最佳制膜條件。

3 結論

1）在影響DFDA-7042 制膜條件中，熔體溫度、冷卻線高度對透光性影響較大，吹脹比影響較小。

2）最佳制膜條件為：熔體溫度200 ℃、冷卻線2.0、吹脹比2.0。

3）制膜儀器風環(huán)喇叭口直徑直接制約薄膜的吹脹比調整，尤其較大吹脹比條件下，極易出現(xiàn)破膜情況。