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填料对吹塑聚乙烯微孔薄膜性能的影响

时间: 2011-07-05 09:01 来源: 作者: 点击:
聚乙烯微孔薄膜含有无数孔径为0.01~10um的互通微孔,具有优于普通PE薄膜的渗透性能,近年来在水果保鲜、农作物和植物助长以及包装等领域得到日益广泛的应用。国外对PE微孔薄膜的研究始于20世纪60年代初,现已深入研究了其制造技术,使其产品不断完善和发展。国内在这方面的研究起步较晚,成熟的工业化生产PE微孔薄膜技术主要依靠成套设备技术引进。本文采用普通吹塑方法,以可发性功能母粒和PE混合料为原料,吹塑PE微孔薄膜。

这种新型的PE微孔薄膜有两个突出的优点:

①其微孔尺寸、形态可随加工工艺改变,因此可根据使用要求,大幅度地调节微孔薄膜厚度、透气透湿性能和力学性能;
②可在普通的挤出机吹塑成型机上生产,便于推广应用。

用普通吹塑薄膜方法生产PE微孔薄膜是微孔薄膜技术上的一个重大突破。

一、实验原材料

低密度聚乙烯LDPE:1F7B,超细碳酸钙、高岭土、淀粉、发泡体系、分散剂。

二、填料对PE微孔薄膜力学性能的影响

图1(左)是填料含量与PE微孔薄膜试样纵向撕裂强度的关系曲线。由图可见,随填料含量的增加,PE微孔薄膜试样纵向撕裂强度降低。对于碳酸钙和淀粉而言,填料含量较小时,撕裂强度降低较快,含量较大时,降低较缓慢。高岭土使PE微孔薄膜纵向撕裂强度呈线形降低。


图 1:填料含量与撕裂强度的关系曲线

图1(右)是填料含量与PE微孔薄膜试样横向撕裂强度的关系曲线,由图可见,随填料含量的增加,PE微孔薄膜试样横纵向撕裂强度降低,尤其是高岭土表现特别显著。

图1和图2填料含量与撕裂强度的关系曲线说明,填料的加入会降低PE微孔薄膜的撕裂性能。碳酸钙、高岭土和淀粉这三种填料中,淀粉对PE微孔薄膜纵、横向撕裂强度的影响最小,碳酸钙次之,高岭土最大。

图2(左)是填料含量与PE微孔薄膜试样纵向拉仲强度的关系曲线。由图可见,随填料含量的增加,薄膜的纵向拉伸强度降低。

图2(右)是填料含量与PU微孔薄膜试样横向拉伸强度的关系曲线。由图4可见,随着填料含量的增加,PE微了L薄膜试样横向拉伸强度降低。


图 2:填料含量与拉伸强度的关系曲线

对比图3和图4可以看出,填料对PE微孔薄膜的纵向和横向拉伸性能影响显著,纵、横向拉伸强度随填料的变化趋势基本相似,含碳酸钙和高岭土体系近似于线性的变化,含淀粉体系则变化较缓慢,尤其是高含量,含淀粉体系的拉伸性能低于含碳酸钙体系。

三、填料对PE微孔薄膜透湿性能影响

图3是填料含量对PE微孔薄膜试样平均透湿系数的关系曲线。由图3可见,随填料含量的增加,PE微孔薄膜试样平均透湿系数提高。当填料为碳酸钙和高岭土时,平均透湿系数提高缓慢。当填料为淀粉时,提高较快。淀粉对PE微孔薄膜透湿系数影响较大可归因于淀粉有较多的羟基,这些羟基与和水分子形成氢键,极易吸引水分子。


图 3:填料含量对平均透湿系数的关系曲线

四、填料对PE微孑L薄膜透气性能的影响

图4是填料含量对PE微孔薄膜 关系曲线。由图4可见,随着填料含量的增加,PE微孔薄膜的△P/△t值随之增加,并且基本上是线性增加的。在碳酸钙、高岭土和淀粉这三种填料中,淀粉的值增加最大;高岭土次之;碳酸钙最小。


图 4:填料含量对薄膜△P/△t关系的影响

五、填料种类对PE微孔薄膜微孔结构的影响

很多因素影响PE微孔薄膜的泡孔形状、泡孔直径及其分布。笔者着重研究了碳酸钙和淀粉对PE微孔薄膜的泡孔形状、泡孔直径及其分布的影响。

图5是PE微孔薄膜表面微观结构的SEM照片。其中碳酸钙含量11.5%,淀粉含量12.3%。由图5可见,在相近含量下含淀粉的PE微孔薄膜表面的泡孔尺寸较大,填料分散状态较差。而碳酸钙在PE微孔薄膜中分散均匀,表面的泡孔尺寸较小。并且,在淀粉颗粒的周围形成较多的穿孔。


图 5:微孔薄膜表面微观结构的SEM照片
左边为a-碳酸钙,右边为b-淀粉

图6是PE微孔薄膜断面微观结构影响的SEM照片。比较图6a和图6b可以看出,两种微孔薄膜试样的微孔形状是不规则的,呈狭长形,分布比较均匀;含有碳酸钙的PE微孔薄膜微孔泡体尺寸较小,相对密实;含淀粉的”微孔薄膜微孔泡体尺寸较大,相对稀疏。而且,图6a中的微孔泡体形状较图6b中的狭长,微孔泡体与泡体之间的间隙较小,甚至相互贯穿。


图 6:PE微孔薄膜断面微观结构的SEM照片
左边为a,右边为b

六、结论

①碳酸钙、高岭上和淀粉填料对PE微孔薄膜性能影响很大。随着填料含量的增加,PE薄膜的撕裂强度和拉伸强度随之降低。而透湿系数和透气性能随之增加。其中,淀粉对PE微孔薄膜的透湿系数和透气性能影响最大。

②填料对PE的成膜影响很大,较少含量的填料也会明显影响PE的成膜性。在碳酸钙、高岭土和淀粉这三种填料十,碳酸钙的成膜性最好。

③用普通吹塑薄膜法制备的PE微孔薄膜的微孔形状呈狭长形、部分互通网络结构分布,并且这种结构随加工丁艺而变化。(end)

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