低密度聚乙烯2426 H吹膜工艺研究

王世华，葛腾杰，李 瑞

（中国石油大庆化工研究中心，黑龙江大庆163714）

低密度聚乙烯2426 H吹膜工艺研究

王世华，葛腾杰，李 瑞

（中国石油大庆化工研究中心，黑龙江大庆163714）

文中对低密度聚乙烯装置生产的LDPE 2426 H吹膜工艺进行了研究，确定了吹膜生产的最佳条件。结果表明，LDPE 2426 H的重均分子量为9.4×104，结晶度为38.5%，具有分子量分布较宽、结晶度较低的特点。在加工温度为170~190℃、吹胀比为3.0时，吹制的薄膜光学性能最好、耐冲击强度高。

低密度聚乙烯；性能；吹膜工艺；研究

某石化公司的低密度聚乙烯（LDPE)装置采用德国Basell公司的管式法反应器生产技术，设计生产能力200 kt/a。该装置主要生产原料为乙烯，以醋酸乙烯为共聚单体，以丙烯或丙醛为分子量调节剂，过氧化物为引发剂。采用乙烯单点进料，过氧化物由4点注入脉冲式反应器的生产方式进行生产。低密度聚乙烯的主要特点是具有良好的柔韧性、抗冲击强度高、低透水性以及良好的加工性能和光学性能，因而广泛应用于薄膜包装行业。

1 实验部分

1.1 实验原料及主要仪器

实验所用原料为大庆石化公司塑料厂生产的LDPE 2426 H。

主要仪器：5226型雾度仪，意大利CEAST公司；RH7D型毛细管流变仪，英国ROSAND公司；DSC910型差热扫描仪，美国DUPOUT公司；4667型拉力试验机，美国INSTRON公司；PL-220型凝胶色谱仪（GPC），美国WATERS公司；BLU300型吹膜机组，德国Goettfert公司。

1.2 测试方法

相对分子质量及其分布采用凝胶渗透色谱（GPC）法测试。实验条件：温度160℃，三氯苯为溶剂，流速1 mL/min。热力学性能采用差示扫描量热法（DSC）测试。实验条件：样品容器为铜杯，样品量10 mg，升温速率10℃/min。

1.3 吹膜实验

吹膜实验在吹膜机组BLU300（德国）上进行。挤出机螺杆直径为Φ30 mm，长径比为20：1，口模直径为60 mm，采用风环冷却，薄膜厚度控制在29~31 μm，牵引速率为5 m/min。

2 结果与讨论

2.1 热力学性能分析

对LDPE 2426 H的热力学性能进行了DSC分析，分析结果见表1。

表1 LDPE 2426 H热力学性能

由表1可见，LDPE 2426 H的熔点为112.8℃，结晶度为38.5%。由于LDPE 2426 H是由自由基在高温高压下引发生成的聚合物，聚合物主链上含有较多短支链，由于短支链使支链间可结晶的亚甲基链段不能形成大而完整的结晶，破坏了链的折叠［1］，每1 000个碳原子含15~35个有4个碳原子以上的短支链，从而导致LDPE 2426 H结晶度较低［2］。当光穿过由LDPE 2426 H吹制的薄膜，遇到晶体界面时所产生的散射、折射的几率大大减少，薄膜的雾度降低，透光性较好；同时由于熔点较低，生产薄膜时加工温度较低，可为企业降低大量的能耗，减少生产成本。

2.2 相对分子质量及其分布

对LDPE 2426 H的相对分子质量（Mn）及分子量分布（Mw）进行了凝胶渗透色谱法（GPC）测试分析，分析结果见表2。

表2 LDPE 2426 H相对分子质量及其分布

从表2可知，LDPE 2426 H的相对分子质量为93 952，相对分子质量较小，生产的薄膜表面光泽度较高；Mw/Mn为5.25，相对分子量分布较宽，可以使原料在加工过程中具有较好的熔体强度，吹制的薄膜具有较好的柔韧性［3］。

2.3 流变性能

分别在160℃、170℃、180℃、190℃温度下考察了LDPE 2426 H的剪切应力和剪切粘度随剪切速率的变化情况，结果见图1，2。

从图1，2可以看出，在相同的加工温度下，随着剪切速率的增加，熔体受到的剪切应力逐渐增大，熔体粘度逐渐下降；剪切速率相同时，随着加工温度的升高，熔体粘度逐渐降低。熔体温度为160℃时，LDPE2426 H在剪切速率＞415 s-1后，开始出现轻微的熔体破裂；熔体温度为190℃时，LDPE 2426 H熔体破裂临界剪切速率486 s-1。随着温度的升高，出现熔体破裂的临界剪切速率也在加大［4］。

2.4 吹膜工艺条件对薄膜性能的影响

在固定牵引速率、冷却温度和薄膜厚度的条件下，考察薄膜生产加工过程中，加工温度和吹胀比对薄膜力学性能的影响，结果见图3~6。

图4 加工温度和吹胀比与断裂伸长率的关系

图5 加工温度和吹胀比与冲击强度的关系

图6 加工温度和吹胀比与膜雾度的关系

（1）对薄膜拉伸强度的影响。从图3可以看出，加工温度在170~190℃之间，随着吹胀比的增加，膜的横向拉伸强度也增加，而纵向拉伸强度则随着吹胀比的增加呈下降趋势，且温度越高下降趋势越明显。说明吹胀比是影响膜的拉伸强度的重要条件［5］，综合膜的横、纵向拉伸强度性能，所以选择吹胀比为3.0。

（2）对薄膜拉伸断裂应变（断裂伸长率）的影响。由图4可知，加工温度的变化对拉伸断裂应变（断裂伸长率）的影响并不明显；随着吹胀比的增加，膜的横向断裂应变逐渐下降，而纵向断裂应变随吹胀比增加逐渐上升，随后趋于平稳；吹胀比为3.0时，横向与纵向拉伸断裂应变基本达到平衡［6］。

（3）对薄膜冲击强度的影响。从图5可见，加工温度在170~190℃之间时，吹胀比相同时，随着温度的升高，膜的冲击强度变化不明显；但随着吹胀比的加大，膜的冲击强度增大，亦即膜的冲击强度的变化对吹胀比更敏感。

（4）对薄膜雾度的影响。由图6可知，随着吹胀比的提高，膜的雾度降低；吹胀比相同时，提高加工温度，膜的雾度降低，透明性变好。这主要是由于在吹膜生产过程中，提高加工温度使分子链产生松弛［7］，取向减弱趋于均衡；同时影响了薄膜结晶过程中表面的不规则程度，结晶度降低，使膜的光泽度提高，雾度减小。

3 结论

（1）LDPE 2426 H的相对分子量分布为5.25，分布较宽，用该原料吹制薄膜时加工性能较好。

（2）LDPE 2426 H的结晶度为38.5%，薄膜雾度低，光学性能较好。

（3）LDPE 2426 H吹膜过程中，在固定牵引速率、冷却温度和薄膜厚度的条件下，加工温度和吹胀比对薄膜性能的影响较大，提高了加工温度、加大了吹胀比，对薄膜光学性能和冲击强度的提高均有利，综合薄膜的各项性能，选择加工温度为170~190℃，吹胀比为3.0为宜。

［1］洪定一.塑料工业手册—聚烯烃［M］.北京：化学工业出版社，1998：384-385.

［2］桂祖桐.聚乙烯树脂及其应用［M］.北京：化学工业出版社，2000：54-55.

［3］徐伟强，郑昌仁.聚烯烃分子量及分子量分布对其物理机械性能的影响［J］.现代塑料加工应用，1992（1）：54-58.

［4］王艳芳，赵丽梅，苏一凡,等.燕化管式法LDPE装置薄膜级产品性能及应用［J］.合成树脂及塑料，2004，21（4）：16-20.

［5］熊华伟，赵东波.低密度聚乙烯2426 H的性能分析及改进［J］.石化技术与应用，2011，29（5）：435-438.

［6］王世华.PE-LD 2426 H吹膜工艺研究［J］.工程塑料应用，2014（7）：50-52.

［7］邵三多.提高低密度聚乙烯2426 H产品质量的措施［J］.炼油与化工，2015，26（6）：30-32.

Research on film blowing process for LDPE 2426 H

Wang Shihua，Ge Tengjie，Li Rui
（PetroChina Daqing Chemical Research Center，Daqing 163714，China）

This paper made research to film blowing process for 2426 H produced by the LDPE plant,and determined the best condition for film blowing production.The result showed that the LDPE 2426 H’s weight-average molecular weight is 9.4×104,its crystallinity is 38.5%,and it has the characteristics of wide molecular weight distribution and low crystallinity.At the temperature of 170~190℃and blowup ratio of 3.0,the film blown has the best optical property and high impact strength.

LDPE;property;film blowing process;research

TQ325.12

A

1671-4962（2017）01-0005-03

2016-12-15

王世华，女，工程师，1989年毕业于辽阳石油化工专科学校高分子材料专业，现从事树脂研究开发工作。