填料对吹塑聚乙烯微孔薄膜性能的影响

天骄科技

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。
- x  A8 ~, Q4 Z2 o& N/ _% [% H7 x; X" K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；
3 O( X" |7 ~3 [! j②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。
! J% q  Y! ]* J7 o" K7 ^; s$ Z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。

5 O9 z3 F1 g5 c; X' ~! d7 I8 z( F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。
* {0 n1 m0 a- Z; Y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。
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0 l/ G3 z) |0 u; W6 n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。
) F( Q# I) g% O! t8 M7 }7 ]6 H6 U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。
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6 @3 B+ N: V  [9 B8 N7 F* M6 n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。
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* q4 N, s8 _" ~2 Z4 I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。

( v9 F% C6 w/ x: k& Q, S" j; L图 6:PE微孔薄膜断面微观结构的SEM照片
5 I7 w7 J  M; g4 P- y) j2 T' P& u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。
) p5 ?5 ]/ V8 W. I& b②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。
- f1 E4 ^+ Z: l③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。
文章关键词： 材料