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树脂种类

薄膜生产常用树脂——聚乙烯

聚乙烯(PE)是薄膜生产中最常用的树脂。但我们常说的聚乙烯树脂,其实涵盖了一大类用乙烯作为单体的聚合物。因此不同的聚乙烯会有不同的特性、被使用在不同的场合。例如高密度聚乙烯具有较好的挺度,因此被广泛用在需要薄膜挺括的牙膏膜、重包袋上。而茂金属聚乙烯具有较好的热封性能,所以被大量使用在热封层以保证包装的封合效果。一般来说,挑选聚乙烯树脂时,主要考虑的参数有熔指、密度和添加剂。

熔融指数,简称“熔指”,英文缩写为MI,是指10分钟内在190°C2.16kg重量下,从熔融指数仪中压出的聚乙烯克重。很显然,熔指表示了熔融聚乙烯的流动性。熔指越高,流动性越好。熔指的高低也需要与生产工艺进行匹配。吹膜工艺倾向于使用熔指小于3g的聚乙烯原料;流延工艺大都2~4g熔指的原料,偶尔也会使用更低一些的;淋膜涂敷工艺则常用7g熔指或者更高的聚乙烯,以满足对流动性的要求。

需要注意的是,聚乙烯的熔指测试温度与聚丙烯的测试温度不同。因为聚乙烯熔点较低,所以使用190°C作为测试温度,而聚丙烯使用230°C。因此,不能直接比较聚乙烯和聚丙烯的熔指。经验上,可以用2.5~3作为换算系数。也就是说,聚乙烯的流动性大概与2.5~3倍熔指的聚丙烯相当。这种换算非常粗略,只能在无法进行流动性测试时作为参考。

密度直接反映了聚乙烯树脂的结晶度。作为一种半结晶聚合物,聚乙烯的很多性能(如挺度、熔点、透明度、等等)都直接受到结晶度影响。结晶度越高,聚乙烯的挺度越大,熔点也越高,但透明度会下降。理论上,结晶度达到100%的聚乙烯密度为1.00g/cm3,而结晶度为0%的聚乙烯密度为0.855g/cm3。但实际上工业化生产的聚乙烯密度大都在0.86~0.97g/cm3之间。一般来说,聚乙烯密度差别达到0.006g/cm3就可以体现出明显的性能差异。例如,0.926g/cm3密度聚乙烯生产的薄膜手感会比0.920g/cm3密度生产的要硬和挺。而且密度也是最重要和常用的聚乙烯分类依据。随着密度由高到底,聚乙烯被分为“高密度聚乙烯”、“中密度聚乙烯”、“低密度聚乙烯或线性低密度聚乙烯)”、“聚乙烯塑性体或超低密度聚乙烯”和“聚乙烯弹性体”。

添加剂虽然不是聚乙烯本身的参数,但对于树脂的性能却有举足轻重的作用。因此它仍然是挑选聚乙烯牌号时不可或缺的考量因素。常见的聚乙烯添加剂有:抗氧剂、开口剂、爽滑剂、加工助剂等。抗氧剂的主要作用是保护聚乙烯树脂避免受到空气中氧气以及加工中的高温破坏。大部分薄膜规格的线性低密度聚乙烯和高密度聚乙烯里面都含有足够的抗氧剂了,所以一般情况下用户不需要额外添加。但是大棚膜或者其他需要长期户外使用的薄膜,还需要根据情况额外添加抗氧剂(也称为防老剂)。开口剂的功能主要是避免薄膜生产和使用中的粘连问题。大部分开口剂都是细小的无机颗粒(例如二氧化硅、硅藻土)。它们通过在薄膜表面形成微小的凸起避免产生粘连问题。爽滑剂则是降低薄膜摩擦系数的助剂。大部分的爽滑剂都是小分子的有机物。它们通过迁移到薄膜表面形成润滑层来降低薄膜的摩擦系数。虽然开口剂和爽滑剂有协同效应,聚乙烯树脂里面通常也会同时添加这两种助剂,但并不应该将其混淆。开口剂着重减少薄膜粘连,利于薄膜开卷;而爽滑剂着重降低摩擦系数,利于保证薄膜走机顺畅。与前面几种添加剂相比,聚乙烯树脂自带加工助剂的情况相对少见。一般只在比较难加工的聚乙烯牌号里才会自带加工助剂。顾名思义,加工助剂就是改善聚乙烯加工性能的助剂。除了降低挤出难度,加工助剂也可以减少熔体破裂、改善薄膜透明度和光泽度。因此,有的时也会薄膜生产配方中单独添加。薄膜通会单独用一个章节介绍爽滑剂和开口剂的相关作用和性能。

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