狀態(tài)調(diào)節(jié)對LLDPE薄膜霧度的影響

陳珊

摘要：聚乙烯產(chǎn)品薄膜霧度是體現(xiàn)質(zhì)量優(yōu)劣的其中一項指標(biāo)，樣品在制備過程中存在著很多不穩(wěn)定因素，這些都對其分析數(shù)據(jù)造成一定的影響，本論文側(cè)重討論了狀態(tài)調(diào)節(jié)過程時間、溫度、濕度對聚乙烯霧度的影響，并得出一系列結(jié)論。

關(guān)鍵詞：狀態(tài)調(diào)節(jié)；霧度；LLDPE

神華包頭分公司煤制烯烴項目是以煤為原料，通過煤氣化制甲醇、甲醇轉(zhuǎn)化制烯烴、烯烴聚合工藝路線生產(chǎn)聚烯烴的特大型煤化工項目，最關(guān)鍵的核心裝置甲醇制烯烴采用中科院大連化物所開發(fā)的自主知識產(chǎn)權(quán)DMTO（甲醇制低碳烯烴）工藝技術(shù)，并在世界上首次實現(xiàn)工業(yè)化。其生產(chǎn)的線性低密度聚乙烯，因為結(jié)晶度低， 與高密度聚乙烯相比，功具有較好的柔韌性和透明性，在生產(chǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域?qū)ζ渫该餍杂休^高的要求，一般采用霧度和透光率對其光學(xué)性能進(jìn)行試樣表征。隨著人們審美觀念的變化，人們對包裝材料表面特征呈現(xiàn)出了多樣性要求，表面亞光（消光）包裝（具高霧度低光澤） 也開始大受歡迎，并且隨著BOPP（雙向拉伸聚丙烯）等高光澤高透明包裝制品產(chǎn)能的飽和與市場競爭的加劇，開發(fā)亞光膜等成為這類薄膜制造企業(yè)新的利潤增長點和投資熱點[1]，因此塑料薄膜霧度的影響因素和機(jī)理受到進(jìn)一步關(guān)注。

1狀態(tài)調(diào)節(jié)

使樣品或試樣達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的溫度和濕度而規(guī)定的全套操作過程。對高分子材料進(jìn)行狀態(tài)調(diào)節(jié)的理由在于高分子材料原始貯存狀態(tài)不同則測出的物理、力學(xué)及電性能也不同。為了使結(jié)果有可比性，因此必須經(jīng)過狀態(tài)調(diào)節(jié)，以使原始狀態(tài)處于基本一致，這在材料試驗中是需要采用的。

2霧度

霧度又稱為濁度，它可衡量透明或半透明材料不清晰或混濁的程度，是表征散射的指標(biāo)。霧度的產(chǎn)生是由于材料內(nèi)部或外部表面光散射造成的云霧狀或混濁的外觀。霧度的定義為材料散射光通量與透過材料光通量之比的百分?jǐn)?shù)【2】。

用標(biāo)準(zhǔn)“c”光源的一束平行光垂直照射到透明或半透明薄膜、片材、板材上，由于材料內(nèi)部和表面造成散射，使部分平行光偏離入射方向大于2.5o；的散射光通量Td與透過材料的光通量T2之比的百分率，即：

3塑料薄膜霧度形成機(jī)理

樹脂及其體系不同時塑料薄膜霧度形成機(jī)理也不同，單一樹脂所得薄膜的霧度，自20世紀(jì)30年代 PE 成功開發(fā)伊始，研究者便注意到某些 PE薄膜的半透光性（霧度特性），ICI公司的 Huck 和 Clegg（研究對象為 LDPE（低密度聚乙烯））首先對此進(jìn)行研究并提出解釋這種現(xiàn)象的假設(shè)：霧度現(xiàn)象產(chǎn)生于本體散射和表面散射的共同貢獻(xiàn)，而其中本體散射所做貢獻(xiàn)可以忽略；引起表面散射的原因為薄膜表面粗糙（ 即表面織態(tài)結(jié)構(gòu)決定霧度性能），而造成表面粗糙的因素有2個即薄膜本體表面或接近表面的結(jié)晶和擠出過程中的不穩(wěn)定流動，此后的研究者對其他聚合物薄膜的霧度現(xiàn)象也進(jìn)行了廣泛研究。他們的研究均發(fā)現(xiàn)Huck和Clegg 的論斷在單一樹脂所得薄膜中具有普適性，可以推廣，也就是說單一樹脂所得薄膜的霧度主要是表面霧度，由本體結(jié)晶和擠出過程中不穩(wěn)流動引發(fā)的表面粗糙致使表面散射，而薄膜表面附近本體中的晶粒堆積是導(dǎo)致表面粗糙的主要貢獻(xiàn)者[3]。

4實驗對象與目的

本論文實驗對象為神華包頭煤化工分公司所生產(chǎn)的LLDPE DFDA-7042聚乙烯產(chǎn)品（密度0.9180g/m3，熔指1.92g/10min），通過討論狀態(tài)調(diào)節(jié)對霧度的影響，探討得出狀態(tài)調(diào)節(jié)對霧度影響的結(jié)論，對日后分析工作的改進(jìn)有一定的幫助。

5實驗部分

5.1實驗儀器

Collin吹膜機(jī)、EEL57D霧度儀、其他工具（剪刀、尺子，測厚儀）等。實驗條件表1所示。

5.2實驗測定概述

本次實驗采用國際照明協(xié)會（CIE）規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)“C”光源，測定標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)GB/T 2410-2008 透明塑料透光率和霧度的測定。

5.3實驗步驟

①采樣。用塑料桶采集樣品足夠量。采集過程中為避免樣品失真，打開采樣口置換數(shù)分鐘后采集。

②試樣。將采集到的同一批樣品在上述條件下進(jìn)行吹膜，薄膜寬度為24.0cm，厚度為0.60mm。薄膜樣品用鋒利的剪刀裁成50mm×50mm大小，試樣平整，干凈，無異物。

③樣品狀態(tài)調(diào)節(jié)。將樣品一部分放置于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)調(diào)節(jié)環(huán)境（溫度23±2℃，濕度50±10%）下，一部分置于室溫（溫度18-28℃，濕度30-50%）下，進(jìn)行狀態(tài)調(diào)節(jié)。分別設(shè)定不同的時間，尋找最佳狀態(tài)調(diào)節(jié)時間。

6 實驗討論

6.1狀態(tài)調(diào)節(jié)時間對霧度的影響

分別將狀態(tài)調(diào)節(jié)時間設(shè)定為2h、4h、6h、8h、10h、12h、18h、24h、36h、48h，對比標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)調(diào)節(jié)環(huán)境與室溫下的霧度數(shù)據(jù)，平行測定5個樣品，取平均值。（室溫溫度為27℃左右，濕度為33%左右）

由上圖可以看出：霧度隨著狀態(tài)調(diào)節(jié)時間的增加而升高。在較短時間內(nèi)，對霧度影響不是很大，時間越長，聚乙烯內(nèi)部結(jié)晶度越高，霧度越大。

吹塑薄膜樣品一般不需要預(yù)處理，但是對于科研開發(fā)以及產(chǎn)品質(zhì)量對比試驗，則需要在相同的溫濕度和時間條件下進(jìn)行測定，以消除由于制樣過程中結(jié)晶速度不同產(chǎn)生的光學(xué)性能的差異，同一樣品在不同預(yù)處理時間情況下對霧度的影響不大。樣品狀態(tài)調(diào)節(jié)時間越長，結(jié)晶越充分，霧度越高，透明性越差。室溫下霧度值比標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下的霧度值略高，故實驗應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下進(jìn)行。

6.2溫度對霧度的影響

改變標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下的溫度，將溫度分別設(shè)定為10℃、15℃、20℃、22℃、25℃、28℃、30℃、35℃、40℃，濕度設(shè)定為50%，狀態(tài)調(diào)節(jié)時間為2h，平行測定5個樣品，取平均值。

由上圖得出：隨著溫度的增大，聚乙烯薄膜內(nèi)部結(jié)晶越小，霧度越小。溫度越低，內(nèi)部分子間隙越小，分子排布越緊密，越容易形成大的晶體結(jié)構(gòu)，也對薄膜的光學(xué)性能造成負(fù)面影響，即霧度越大。endprint

添加劑中抗靜電劑對光學(xué)性能的影響很大，目前常用的遷移性非離子表面活性劑，必須遷移到薄膜表面才能起到真正的抗靜電作用，溫度升高，胺類，脂類和酰胺類等在薄膜表面的聚集都會造成薄膜光澤度下降和霧度升高，所以選擇抗靜電劑的種類對改善薄膜長期的穩(wěn)定光學(xué)性能具有很重要的意義。

6.3濕度對霧度的影響

改變標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下的濕度，將濕度分別設(shè)定為10%、20%、30%、40%、45%、50%、55%、60%、65%，溫度設(shè)定為23℃，狀態(tài)調(diào)節(jié)時間為2h，平行測定5個樣品，取平均值。

由上圖得出：隨著濕度的增大，聚乙烯薄膜霧度呈緩慢增大趨勢。濕度越大，使霧度增大，這是由于薄膜中親水性添加劑更容易遷移出來，越容易在薄膜表面聚集水汽。濕度在40%及以下的環(huán)境中，濕度對霧度的影響不是很明顯。

6.4 實驗結(jié)論

①通過一系列的實驗得出，狀態(tài)調(diào)節(jié)對聚乙烯（DFDA-7042）產(chǎn)品的霧度有一定的影響。室溫與標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下的試樣霧度值有差別，故應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境中進(jìn)行狀態(tài)調(diào)節(jié)。為了進(jìn)一步探討溫度、濕度對霧度的影響，進(jìn)行了單一變量的實驗，通過實驗得出，溫度、濕度對聚乙烯（DFDA-7042）產(chǎn)品的霧度確實有一定的影響，但是影響不是很大，由于吹膜過程致使試樣的厚度有一定的差異，這是不可避免的因素，導(dǎo)致霧度差異也是可以理解的，因其數(shù)據(jù)波動均在合格產(chǎn)品范圍內(nèi)波動，故可忽略其影響。

②霧度儀的校準(zhǔn)在樣品測試前顯得異常重要，霧度標(biāo)準(zhǔn)片對所處的環(huán)境，特別是溫度、相對濕度比較敏感，這是由霧度標(biāo)準(zhǔn)片的材質(zhì)和制造工藝決定的。霧度標(biāo)準(zhǔn)片在研制過程中，采用高分子有機(jī)材料作為基質(zhì)，均勻殘雜適量無明顯熒光特性的散光劑，經(jīng)過高溫，均勻性試驗等嚴(yán)格工作過程制作而成，擦拭或摩擦霧度標(biāo)準(zhǔn)片，容易破壞表面分子結(jié)構(gòu)排列，產(chǎn)生數(shù)據(jù)偏差【4】。這就造成了當(dāng)霧度標(biāo)準(zhǔn)片表面起霧時不可擦拭的現(xiàn)狀，從而對其校準(zhǔn)過程所處的環(huán)境條件有一定的約束。

③JJF1303-2011霧度計校準(zhǔn)規(guī)范中給出的環(huán)境參考溫度，是一個相對廣泛的范圍，所以在實際校準(zhǔn)過程中，還有不少因素值得注意。

參考文獻(xiàn)

[1]陳曉勇，塑料薄膜霧度及其控制的研究進(jìn)展[J]，化學(xué)推進(jìn)劑與高分子材料，2010（02）-0027

[2]國家標(biāo)準(zhǔn)總局。GB/T 2410-2008 透明塑料透光率和霧度的測定[S]，北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008

[3]龐海萍，降低LLDPE DFDA7042薄膜霧度的研究[J]，合成樹脂及塑料，2002，19（6）：7

[4]全國光學(xué)計量技術(shù)委員會。JJF1303-2011霧度計校準(zhǔn)規(guī)范[S]，北京：中國質(zhì)檢出版社，2011endprint