吹膜配方及工艺笔记47——高压聚乙烯薄膜的成型加工与物理性能

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楼主 2018-06-19 03:04:20
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试样制备


原料:

高压聚乙烯: 3020H、3026H,茂名石化

测试仪器:

单螺杆式吹膜机: E45P,COLLIN 公司;

电子万能材料试验机: T1-FR005TH、A50,Zwick /Roell 公司;

浊度仪: HAZE-GARD PLUS,BYKGarder 公司;

恒温恒湿箱: LHU-213,上海爱斯佩克公司;

测厚仪: 89 - 2007,ProGage 公司。

样品:

使用单螺杆式吹膜机制备不同牌号高压聚乙烯的薄膜样品。最终得到的薄膜厚度均为( 30 ± 3) μm


2

熔体温度对薄膜样品物理性能的影响



采用牌号为3020H 的高压聚乙烯,分别按照表1中的工艺条件制备薄膜样品。


表1 不同熔体温度制备条件


将实验1、2、3 所制得的薄膜样品在温度( 23 ±2) ℃,相对湿度( 50 ± 5) % 环境中的状态调节24 h后,分别测试其浊度、拉伸强度及断裂伸长率,结果见表2。


表2 不同熔体温度下薄膜产品的性能结果


由表1、2 可看出,随着熔体温度的提高,薄膜浊度不断降低,透明度提高。这是因为在较高的熔体温度下制备薄膜样品,为了将冷却线保持在300 mm,需要较大的冷却风量,薄膜的冷却速率加快,这样薄膜球晶尺寸减小,使得薄膜的透明度增大,浊度降低。综合表1 及表2,可见随着熔体温度的提高,拉伸强度和断裂伸长率先增大后减小,熔体温度在180℃时,拉伸强度及断裂伸长率达到最高,当熔体温度提高至190 ℃时,在吹膜过程中膜泡稳定性不好,且容易出现断膜,拉伸强度及断裂伸长率出现下降,其中横向的断裂伸长率降低至性能指标以下,影响了产品质量等级的判定。因此,熔体温度180 ℃为最佳薄膜制备温度。


3

挤出速率对产品性能的影响


采用牌号3026H 的高压聚乙烯,薄膜挤出机的关键条件设定如下: 熔体温度180 ℃,吹胀比2. 5∶ 1,冷却线高度300 mm。

分别将螺杆转速设为30、50、70、90、110 r /min 并采集薄膜样品,经状态调节后测试这些薄膜样品的浊度、拉伸强度、断裂伸长率如表3 所示。根据表3 各项性能的测试数据与螺杆转速( 表征挤出速率) 可知,随着螺杆转速的提高,薄膜样品的浊度呈逐步下降的趋势。薄膜的浊度主要由晶体尺寸,结晶度以及表面质量决定,由于螺杆转速提升,为了维持冷却线高度,需要提高冷却风量,致使薄膜的冷却速率加快,晶球尺寸减小,结晶度降低,使薄膜的浊度随螺杆转速的提高而出现下降。


表3 不同螺杆转速下薄膜产品的性能结果



薄膜的拉伸强度及断裂伸长率随螺杆转速的提高逐渐增大到一定值后呈下降趋势,在维持冷却线高度不变但提高螺杆转速时,聚合物熔体中的大分子在更高的剪切应力作用下,取向程度提高,拉伸过程中分子的解缠过程缩短,使得力学性能提高。然而随着螺杆转速的提高,所需冷却速度随之提高,球晶尺寸过小,造成力学性能下降。同时,螺杆转速进一步提高会造成在制样的过程中冷却线不稳,风量过大,膜泡摆动,薄膜容易皱折等问题。

综合以上的性能测试数据,在螺杆转速达到70r /min 时,薄膜的浊度达到了性能指标的技术要求,拉伸强度和断裂伸长率也保持在较好的水平。因而,

将最佳的薄膜制备条件归纳如表4 所示。

表4 最佳薄膜制样条件



表5 不同牌号薄膜产品的性能结果



4

最佳薄膜制样条件的验证试验


根据表4 中选定的薄膜制备条件,分别以牌号为2426H、243H、2420H 的高压聚乙烯进行验证实验,所得的性能结果如表5 所示。

从上述三个牌号的产品的测试结果来看,薄膜样品的性能结果均能达到性能指标的要求,证明优选的薄膜制备条件是可行的。


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总结


综上所述,实验证明薄膜制备过程中的熔体温度和挤出速率对薄膜样品的物理性能具有较大的影响,通过本次不同制备条件下的比对试验,确定了适合高压聚乙烯产品的优化条件,即熔体温度在180 ℃、螺杆转速达到70 r /min 可以使薄膜物理机械性能达到性能考核指标的要求,对保证产品出厂检验工作的平稳进行,保证质量检验数据的准确性,都具有积极的意义。


温馨提示:

(这只是实验,具体是什么温度、转速最佳,还需各位根据各方面的条件调整,)



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