如何提高PE薄膜的抗穿刺能力？

時間：2020-04-14

線型低密度聚乙烯(LLDPE)是以乙烯與α-烯烴(如1-丁烯)共聚得到的聚乙烯樹脂，其密度范圍為0.910～0.940 g/cm3。LLDPE薄膜的綜合性能優(yōu)異，具有良好的拉伸和撕裂強度，且耐寒、耐候性較好，是適合不同地區(qū)氣候條件被廣泛使用的通用薄膜(如農(nóng)膜、棚地膜等)材料。LLDPE的分子鏈通常呈線型結(jié)構(gòu)，主鏈上含有少量短支鏈結(jié)構(gòu)，幾乎沒有長支鏈，因此在結(jié)晶時分子間排列較規(guī)整，形成的結(jié)晶尺寸較大，導(dǎo)致其薄膜產(chǎn)品的沖擊韌性和抗穿刺性能較差，透光性也不如低密度聚乙烯

茂金屬聚乙烯(mPE)是指茂金屬催化劑催化聚合得到的聚乙烯，其特點是相對分子質(zhì)量分布窄、分子鏈為長支鏈結(jié)構(gòu)且分布均勻，將其與普通LLDPE共混時可顯著改善LLDPE的強度、韌性和抗穿刺性能，并可提高薄膜透明性。但mPE存在生產(chǎn)成本高和不易加工等缺點，使其應(yīng)用受到一定限制。用輻照法可在聚乙烯分子鏈上生成活性自由基，并引發(fā)枝化反應(yīng)形成長支鏈，利用該方法制備的長鏈支化聚乙烯性能優(yōu)異，尤其是加工性能好。

采用γ射線對LLDPE進(jìn)行輻照處理得到輻照LLDPE(xPE)。用xPE和mPE分別與LLDPE共混改性制得抗穿刺LLDPE/xPE和LLDPE/mPE薄膜。利用DSC，GPC，SEM等方法分析了薄膜的抗穿刺性能。

一般認(rèn)為聚乙烯薄膜的抗穿刺力與其分子鏈上的支化鏈分布有密切關(guān)系，mPE的分子鏈上由于含有少量長支鏈，可提高材料性能，故常用于共混改性提高聚乙烯的抗穿刺性能。3種LLDPE薄膜的抗穿刺性能曲線見圖1。從圖1可看出，LLDPE/mPE薄膜的抗穿刺力相比LLDPE薄膜顯著提高。這是因為，mPE較規(guī)整的鏈結(jié)構(gòu)及少量長支鏈改進(jìn)了LLDPE薄膜的抗穿刺性能。LLDPE/xPE薄膜的抗穿刺性能也明顯好于LLDPE薄膜，基本與LLDPE/mPE薄膜的抗穿刺實驗曲線接近，這與xPE主鏈上形成了少量長支鏈的結(jié)論相吻合。

厚度為30 μm 的3種LLDPE薄膜的抗穿刺性能，LLDPE薄膜的抗穿刺力為12.5 N。對于LLDPE/xPE薄膜，當(dāng)m(LLDPE)∶m(xPE)=90∶10時，LLDPE/xPE薄膜的抗穿刺力為12.7 N，較LLDPE薄膜僅提高了1.6%。這可能是因為，xPE中的長支鏈含量較低，當(dāng)其用量較少時，其增強分子鏈纏結(jié)的效果還不明顯。隨xPE含量的增大，LLDPE/xPE薄膜的抗穿刺力先逐漸增大后略有減小。當(dāng)m(LLDPE)∶m(xPE)=80∶20時，LLDPE/xPE薄膜的抗穿刺力為14.4 N，較LLDPE薄膜提高了15.2%，說明xPE用量的提高可使共混體系中長支鏈明顯增加，體系中分子鏈纏結(jié)和晶區(qū)“系帶”增加，從而提高薄膜的抗穿刺性能。對于LLDPE/mPE薄膜，當(dāng)m(LLDPE)∶m(mPE)=90∶10時，薄膜抗穿刺力為14.5 N，較LLDPE薄膜提高約16.0%;繼續(xù)增大mPE的含量，薄膜的抗穿刺力變化不大。實驗結(jié)果表明，少量的mPE即可明顯提高LLDPE/mPE薄膜的抗穿刺性能，這是由于mPE的相對分子質(zhì)量分布較窄、分子結(jié)構(gòu)較規(guī)整、長支鏈較多且分布較加均勻。

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