填料对吹塑聚乙烯微孔薄膜性能的影响

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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。
* f5 W  k$ B( V# `这种新型的PE微孔薄膜有两个突出的优点：
$ Z; A3 t* v* p# X/ e6 I! a①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；
+ d+ x  e/ Q0 ?$ z* X) o②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。
+ s2 o( ]( j7 n! O+ [& f( U一、实验原材料
# O! u# H' r; A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。
$ M1 P* c- }, j7 j, P0 B6 K5 m二、填料对PE微孔薄膜力学性能的影响
/ O, c: e! \# F% t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。
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6 d$ U3 d/ y& C. T  o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。
9 J3 ]2 w7 T, A9 w5 G) e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。
4 Y% A5 N$ R: A2 l( y3 G: d: ?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。
7 H* `8 R4 n6 \# R* L; m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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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。

0 O) c0 [/ X! g- G: w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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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
0 P* K- ?/ O* z# I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。
; a4 k3 P# u" x% @0 c+ E" @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。
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图 5:微孔薄膜表面微观结构的SEM照片
! ]5 l3 o8 @* l' ~9 t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。
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+ p5 u" o  W8 }" P' x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
5 p4 M3 i$ P+ j! I0 Y- }. ^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。
9 t& ~% `" Q+ K& ]4 i" q③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。
7 U6 s5 C7 E9 Y' l; g文章关键词： 材料