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低密度聚乙烯 2420 H 吹膜工艺研究
  浏览次数:9624  发布时间:2021年03月08日 10:16:38
[导读] 考察了中国石油兰州石化公司低密度聚乙烯 2420 H 吹膜时吹胀比、加工温度、薄膜厚度对薄膜 性能的影响。 结果表明:当吹胀比为 3.0 时,薄膜的加工工艺稳定,横向拉伸断裂应力较高,鱼眼较少,透明 性较好
 许惠芳,魏福庆,巨娟侠,李朋朋,李艳芹 
(中国石油兰州化工研究中心 ,甘肃 兰州 730060) 

摘要:考察了中国石油兰州石化公司低密度聚乙烯 2420 H 吹膜时吹胀比、加工温度、薄膜厚度对薄膜 性能的影响。 结果表明:当吹胀比为 3.0 时,薄膜的加工工艺稳定,横向拉伸断裂应力较高,鱼眼较少,透明 性较好;加工温度在 160~185 °C时,薄膜拉伸性能、直角撕裂强度性能较佳;薄膜厚度对薄膜性能有明显影响。 
关键词:低密度聚乙烯;2420 H;吹胀比;加工温度;薄膜厚度 

中国石油兰州石化公司 (以下简称兰州石 化)低密度聚乙烯(牌号为 2420 H)是在 20 万 t/a 低密度聚乙烯装置上,采用 basell 公司高压管式 反应法工艺技术生产的产品,由于其优异的综合 性能广泛应用于薄膜领域。 吹膜工艺条件对低密 度聚乙烯薄膜的性能有很大影响,但关于这方面 的研究较少,多集中于低密度聚乙烯装置生产工 艺优化、助剂及新产品开发[1-3],吹膜树脂产生鱼 眼原因分析及预防[4-5],低密度聚乙烯产品性能 及应用以及低密度聚乙烯薄膜成型加工与性能 方面[6-8]的研究。 本工作对 2420 H 在吹膜过程中 的吹胀比、加工温度以及薄膜厚度对薄膜性能的 影响进行了研究,优化出综合性能较佳的吹膜条 件,为产品应用提供指导。 

1 实验部分 1.1 原材料 
低密度聚乙烯 2420 H,颗粒料,由兰州石化 生产。 

1. 2 样品制备及性能测试
在德国 Collin 公司生产的 E 45 P 型吹膜机 
上进行吹膜试验。 采用英国 Dffusion 公司生产的 EEL 57 D 型雾度计按照 GB/T 2410—2008 进行 雾度测试。 采用美国 Instron 公司生产的 Instron 1121 型电子拉力机按照 GB/T 1040—2006 进行 拉伸性能测试。 采用美国 Instron 公司生产的 Instron 1121 型直角撕裂强度仪按照 QB/T 1130— 2009 进行直角撕裂强度测试。按照 GB/T 11115— 2009 中方法 2 进行鱼眼测试。 

2 结果与讨论
2. 1 吹胀比对薄膜性能的影响 
在吹膜温度为 175 °C的条件下, 进行 2420 H 吹膜。 吹膜过程中发现,当吹胀比依次为 2.5,3.0 时,薄膜膜泡均比较稳定;当吹胀比达到 3.5 时, 膜泡开始摆动,工艺稳定性降低。 这是因为吹胀 比增大,来自口模熔体流动和风环冷风存在的不 均匀性增加,导致薄膜厚度不均匀性增加;吹胀 比增大,会使膜泡表面积增大,易受牵伸影响,使 膜泡稳定性变差,易使薄膜产生皱褶,降低薄膜 外观质量。 因此,2420 H 吹制薄膜时吹胀比不宜 超过 3.5,并根据设备特点进行相应调整。 

吹胀比对 2420 H 薄膜性能的影响如图 1~图 5 所示。可以看出:随吹胀比增大,薄膜雾度、鱼眼呈 下降趋势;横向拉伸断裂应力呈上升趋势,纵向 拉伸断裂应力呈下降趋势。 这是因为随着吹胀比 增大,薄膜的横向拉伸作用增大,分子链沿横向 的取向增强, 从而薄膜的横向拉伸断裂应力增 加,同时引起薄膜纵向取向变弱,致使薄膜的纵向拉伸断裂应力有所下降;纵横向拉伸断裂应变 呈上升趋势, 横向直角撕裂强度呈下降趋势,纵 向直角撕裂强度呈先上升后下降的趋势。 当吹胀 比为 3.0 时,薄膜综合性能较好。 
 图 1 薄膜雾度随吹胀比的变化
图 1 
薄膜雾度随吹胀比的变化 
 
图 2 薄膜鱼眼随吹胀比的变化
图 2  薄膜鱼眼随吹胀比的变化 
 
图 3 薄膜拉伸断裂应力随吹胀比的变化
图 3 薄膜拉伸断裂应力随吹胀比的变化 

 图 4 薄膜拉伸断裂应变随吹胀比的变化
图 4 薄膜拉伸断裂应变随吹胀比的变化 

 图 5 薄膜直角撕裂强度随吹胀比的变化
图 5 薄膜直角撕裂强度随吹胀比的变化 

2. 2 加工温度对薄膜性能的影响
由图 6~图 10 可见:随加工温度的升高,薄膜雾度呈降低趋势,这是因为升高加工温度,分子 链会产生松弛,取向变弱,致使结晶过程中的不规则程度增加,结晶度降低,从而使薄膜的透光 度提高;鱼眼呈下降趋势,这是因为温度升高,大 分子部分充分得到塑化,不熔物减少,鱼眼减少; 薄膜纵向拉伸断裂应力呈下降趋势,横向拉伸断 裂应力呈先上升,185°C后下降的趋势, 纵横向拉 伸断裂应变呈上升趋势,但 185 °C后变化较小;横 向直角撕裂强度先下降,185 °C后呈增加趋势,纵 向直角撕裂强度呈降低趋势。 因此,建议薄膜厂 家加工温度设定在 160~185 °C, 可根据所生产薄 膜的用途及设备情况进行相应的工艺调整,为了 降低能耗可以在 175 °C进行加工, 为了提高透明 性能,减少鱼眼可以在 185 °C进行加工。 
 
 图 6 薄膜雾度随加工温度的变化
图 6 薄膜雾度随加工温度的变化 
 
图 7 薄膜鱼眼随加工温度的变化
图 7 薄膜鱼眼随加工温度的变化 
 
图 8 薄膜拉伸断裂应力随加工温度的变化
图 8 薄膜拉伸断裂应力随加工温度的变化 
 图 9 薄膜拉伸断裂应变随加工温度的变化
图 9 薄膜拉伸断裂应变随加工温度的变化 

 图 10 薄膜直角撕裂强度随加工温度的变化
图 10 薄膜直角撕裂强度随加工温度的变化 


 2. 3 薄膜厚度对薄膜性能的影响
在吹膜温度为 175 °C, 吹胀比为 3.0 的条件下, 考察了薄膜厚度对低密度聚乙烯 2420 H 薄 膜性能的影响,结果如图 11~图 15 所示。 可以看 出:薄膜厚度对薄膜性能有明显的影响;随薄膜 厚度减小, 薄膜的雾度呈先下降后增加的趋势, 这是因为随着薄膜厚度变薄, 透光率会增加,雾 度降低,但当薄膜厚度太薄,薄膜产生褶皱,会导 致雾度增大;鱼眼呈增加趋势;薄膜横向拉伸断 裂应力变化很小, 纵向拉伸断裂应力呈下降趋势;横向拉伸断裂应变随薄膜厚度增加呈上升趋 势,纵向拉伸断裂应变呈下降趋势;薄膜横向直 角撕裂强度呈下降趋势,纵向直角撕裂强度呈先 增加后减小趋势。 
 
图 11 薄膜雾度随薄膜厚度的变化
图 11 薄膜雾度随薄膜厚度的变化 
 
 图 12 薄膜鱼眼随薄膜厚度的变化
图 12 薄膜鱼眼随薄膜厚度的变化 

 图 13 薄膜拉伸断裂应力随薄膜厚度的变化
图 13 薄膜拉伸断裂应力随薄膜厚度的变化 

 图 14 薄膜拉伸断裂应变随薄膜厚度的变化
图 14 薄膜拉伸断裂应变随薄膜厚度的变化 
 
图 15 薄膜直角撕裂强度随薄膜厚度的变化
图 15 薄膜直角撕裂强度随薄膜厚度的变化 

3 结论
a.2420 H 吹膜时吹胀比不宜超过 3.0,当吹胀 比为 3.0 时,薄膜的加工工艺稳定,横向拉伸断裂 应力较高、鱼眼较低、透明性较好。 
b.2420 H 吹膜时加工温度设定在 160~185 °C; 为了降低能耗可在 175 °C进行加工, 为了提高透 明性能,减少鱼眼可以在 185 °C进行加工。 
c.薄膜厚度对薄膜性能有明显的影响。 


参考文献:
[1] 赵东波,熊华伟.优化工艺提高低密度聚乙烯装置产量[J].合成树脂及塑料,2011,28(3):34. 
[2] 周兵.高透明膜用低密度聚乙烯 2436 H 的开发[J].合成树脂 及塑料,2010,27(5):21-23. 
[3] 任晓兵.开口爽滑剂在低密度聚乙烯薄膜中的应用[J],当代 化工,2017,46(1):173-176. 
[4] 闫琇峰. 低密度聚乙烯产品鱼眼产生的原因分析及对策[J]. 塑料科技,2002(6):33. 
[5] 金学兰,王彬.吹膜树脂产生鱼眼原因分析及预防[J].黑龙江 石油化工,1996(3):12. 
[6] 朱瑞璋,杨云芹,李心怡.高压聚乙烯薄膜的成型加工与物理 性能[J].塑料工业,2016,44(3):72-74. 
[7] 宋美丽,谷宇,田广华,等.聚乙烯薄膜的性能及应用综述[J]. 合成材料老化与应用,2018,47(3):115-118. 
[8] 郑萃,姚雪容,史颖,等.结晶高分子薄膜的内部和表面结构及 光学性能[J].高分子材料科学与工程,2018,34(11):56-62.