纏繞薄膜原料介紹
發(fā)布時間:2013-04-18
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1.基礎樹脂
目前生產纏繞薄膜的樹脂主要是低密度聚乙烯,其中應用最多 的是各種線型低密度聚乙烯(LLDPE)。線型低密度聚乙烯是以乙 烯和少量0-烯烴為原料,以過渡金屬為催化劑,在低壓條件下聚合 得到一種乙烯共聚體,由于該乙烯共聚體中乙烯的含量遠遠高于a- 烯烴的含量,故仍被視為聚乙烯。由于在引人a-烯烴后,制得的聚 合物的密度與普通的低密度聚乙烯相當,且引入a-烯烴后,聚合物 分子結構的線型程度較普通的低密度聚乙烯要明顯偏髙,因此被稱 之為線型低密度聚乙烯。線型低密度聚乙烯的機械強度較相當密度 的低密度聚乙烯明顯偏高,且因共聚單體的不同而存在明顯的差 異。線型低密度聚乙烯常用的a-烯烴共聚單體有:1-丁烯、1-己 烯、1-辛烯等(對于這些含丁烯、己烯、辛烯的共聚物,通常分別 稱之為C4的LLDPE、C6的LLDPE、C8的LLDPE),后兩種共 聚單體的含碳量較高,常被稱之為高a_稀經(high alpha olefin, HAO)的LLDPE。如前所述,0-烯烴對LLDPE的性能的影響很 大,一般來講,隨著^烯烴共聚單體碳原子數量的增加,樹脂的力 學性能(薄膜的沖擊強度、抗穿刺強度以及撕裂強度等)得到明顯 改善,即1-丁烯的共聚物在強度性能上不及己烯的共聚物,己烯 的共聚物在強度性能上不及辛烯的共聚物;但線型低密度聚乙烯的 價格也會隨著a-烯烴共聚單體碳原子數量的增加而相應提高,因此 丁烯類線型低密度聚乙烯仍大量生產和使用,特別是在我國,目前 所生產的線型低密度聚乙烯,幾乎全部都是丁烯類產品,尚需要從 國外進口高碳a-烯烴類LLDPE,如Exxon公司的1-己烯型(C6型)LLDPE、Dow公司的1-辛烯型(C8型)LLDPE等。除強度 外,薄膜的伸長率也受共聚cr烯烴的影響,文獻[1]指出丁烯類 LLDPE只能生產拉伸倍數小于100%拉伸的手用纏繞薄膜,己烯 類LLDPE可用于200%拉伸的機用纏繞薄膜。辛烯類LLDPE則 可以生產大于300%的預拉伸機用纏繞薄膜。
近年來,石化行業(yè)又推出了所謂茂金屬聚乙烯(mPE),它是 利用茂金屬化合物類催化劑生產的線型低密度聚乙烯。由于茂金屬 化合物類催化劑具有單活性位的特點,用茂金屬化合物為催化劑制 得的線型低密度聚乙烯具有更為精確的分子量控制、更為狹窄的分 子量分布并具有更精確的共聚單體含量及其在大分子主鏈上的分 布,是高立構規(guī)整聚合物,應用于纏繞薄膜,可使膜的強度較普通 線型低密度聚乙烯薄膜有進一步的提高,并且能使薄膜的縱、橫向 性能更為平衡,使用mPE可生產預拉伸300%以上的機用纏繞薄 膜。比較常用的mPE牌號為Dow公司的ELITE59900、Exxon公 司的357C32、三井公司的2040等。
家用纏繞薄膜(冰箱用纏繞薄膜),由于在使用中對薄膜的機 械強度及拉伸倍率要求較低,而對薄膜的透明性比較關注,通常采 用LDPE為基礎樹脂。
2.增黏劑
前面已經提到,包裝用纏繞薄膜必須具備兩個最基本的必要條 件:一個必要的條件是要有良好的機械強度、較佳的延伸性和良好 的回彈性;另一個必要的條件是其表面(單面或雙面)要具有較強 的黏性。聚乙烯可以制得具有良好的機械強度、較佳延伸性和良好 回彈性的薄膜,但難以制得具有足夠表面黏性的塑料薄膜,因此生 產聚乙烯纏繞薄膜時,往往需要借助于增黏劑類添加劑的加人,以 提高薄膜的表面黏性。
工業(yè)化生產中,聚乙烯纏繞薄膜可以使用的增黏劑有低分子聚 異丁烯(PIB)、k相對密度在0. 905以下超低密度聚乙烯(VLDPE) 以及EVA樹脂等。
EVA樹脂EVA樹脂因可能產生酸味,價格較高,性價 比低等因素,現在已很少使用。
超低密度聚乙烯超低密度聚乙烯薄膜表面具有較高的黏 性,也可作為纏繞薄膜的增黏劑,例如Dow化學公司的AT-FANE4404 (相對密度 0.904)、4402 (相對密度 0.904)、AFFIN- TY8852 (相對密度0.885)都巳獲得工業(yè)化應用,其特征是具有 柔軟性好、黏性較髙、耐穿刺強度髙的優(yōu)點,但也存在著黏性調節(jié) 范圍較小、價格較高、性價比較低的問題,實際使用較少。
聚異丁烯低分子量的聚異丁烯作為聚乙烯纏繞薄膜的增 黏劑,具有黏性調節(jié)范圍較大、黏性調節(jié)方便,而且價格比較低廉 等眾多優(yōu)點,雖然應用低分子量的聚異丁烯為增黏劑時也存在一些 缺點,諸如在生產過程中,薄膜比較容易起皺;低分子量的聚異丁 烯有一個較長的滲出過程,一般要三天左右以后薄膜表面才能產生 足夠的黏性;經拉伸后黏性略有降低等缺陷等,但由于性價的綜合 優(yōu)勢比較明顯,低分子聚異丁烯及其母料是目前聚乙烯纏繞薄膜生 產中最常使用的增黏劑,因此有必要對它作較為詳細的介紹。
①采用低、中、髙不同分子量的聚異丁烯的混合物改善增黏 效果聚乙烯纏繞薄膜使用中所需要的“黏性”,實際上既要有良 好的抗剝離黏性又要有良好的搭接黏性??箘冸x黏性越高,托盤越不易散包,且薄膜的密封性越好;搭接 黏性越高,薄膜越不易發(fā)生縱向位移,因此要想獲得牢固的包裝,特別是托盤 之類的商品的大型集成包裝,必須使薄 膜的抗剝離黏性和搭接黏性達到均衡。聚異丁烯的分子量大小是影響剝離 黏性和搭接黏性的重要因素,此外PIB 分子量大小還對聚乙烯纏繞薄膜生產過 程中的加工條件等產生影響,為了求得剝離黏性和搭接黏性達到理想均衡,需要將不同分子量大小的聚異 丁烯進行組合,一些廠商(例如法國寶利得公司)提供的聚乙烯纏 繞薄膜增黏用聚異丁烯,就是低、中、高不同分子量的PIB的混 合物。
用可泵人聚異丁烯黏性液體的特種擠出機泵人HB)。為方便生產, 法國寶利得公司等供應商開發(fā)了用于生產聚乙烯纏繞薄膜的高濃度 PIB母料,PIB母料與塑料制品生產中經常使用的各種母料的形態(tài) 相似,具有良好的流動性,使用方便,PIB母料與聚乙烯的混合物 可用普通薄膜成型機組,順利生產聚乙烯纏繞薄膜,但使用聚異丁 烯母料作為聚乙烯纏繞薄膜的增黏劑時,配方成本要明顯地高于直 接采用聚異丁烯作為增黏劑時的配方成本。
其他助劑
聚乙烯纏繞薄膜生產中,除經常需要加人增黏劑以外,根據實 際使用的需要,有時還需要加人其他添加劑。如牧草(或秸稈)包 裝用聚乙烯纏繞薄膜,考慮到適應長期室外堆放的需要,常常要考 慮加入紫外線吸收劑及防老劑等助劑;金屬件或者機械包裝用聚乙 烯纏繞薄膜,為提高防銹效果,加入防銹劑等。
目前生產纏繞薄膜的樹脂主要是低密度聚乙烯,其中應用最多 的是各種線型低密度聚乙烯(LLDPE)。線型低密度聚乙烯是以乙 烯和少量0-烯烴為原料,以過渡金屬為催化劑,在低壓條件下聚合 得到一種乙烯共聚體,由于該乙烯共聚體中乙烯的含量遠遠高于a- 烯烴的含量,故仍被視為聚乙烯。由于在引人a-烯烴后,制得的聚 合物的密度與普通的低密度聚乙烯相當,且引入a-烯烴后,聚合物 分子結構的線型程度較普通的低密度聚乙烯要明顯偏髙,因此被稱 之為線型低密度聚乙烯。線型低密度聚乙烯的機械強度較相當密度 的低密度聚乙烯明顯偏高,且因共聚單體的不同而存在明顯的差 異。線型低密度聚乙烯常用的a-烯烴共聚單體有:1-丁烯、1-己 烯、1-辛烯等(對于這些含丁烯、己烯、辛烯的共聚物,通常分別 稱之為C4的LLDPE、C6的LLDPE、C8的LLDPE),后兩種共 聚單體的含碳量較高,常被稱之為高a_稀經(high alpha olefin, HAO)的LLDPE。如前所述,0-烯烴對LLDPE的性能的影響很 大,一般來講,隨著^烯烴共聚單體碳原子數量的增加,樹脂的力 學性能(薄膜的沖擊強度、抗穿刺強度以及撕裂強度等)得到明顯 改善,即1-丁烯的共聚物在強度性能上不及己烯的共聚物,己烯 的共聚物在強度性能上不及辛烯的共聚物;但線型低密度聚乙烯的 價格也會隨著a-烯烴共聚單體碳原子數量的增加而相應提高,因此 丁烯類線型低密度聚乙烯仍大量生產和使用,特別是在我國,目前 所生產的線型低密度聚乙烯,幾乎全部都是丁烯類產品,尚需要從 國外進口高碳a-烯烴類LLDPE,如Exxon公司的1-己烯型(C6型)LLDPE、Dow公司的1-辛烯型(C8型)LLDPE等。除強度 外,薄膜的伸長率也受共聚cr烯烴的影響,文獻[1]指出丁烯類 LLDPE只能生產拉伸倍數小于100%拉伸的手用纏繞薄膜,己烯 類LLDPE可用于200%拉伸的機用纏繞薄膜。辛烯類LLDPE則 可以生產大于300%的預拉伸機用纏繞薄膜。
近年來,石化行業(yè)又推出了所謂茂金屬聚乙烯(mPE),它是 利用茂金屬化合物類催化劑生產的線型低密度聚乙烯。由于茂金屬 化合物類催化劑具有單活性位的特點,用茂金屬化合物為催化劑制 得的線型低密度聚乙烯具有更為精確的分子量控制、更為狹窄的分 子量分布并具有更精確的共聚單體含量及其在大分子主鏈上的分 布,是高立構規(guī)整聚合物,應用于纏繞薄膜,可使膜的強度較普通 線型低密度聚乙烯薄膜有進一步的提高,并且能使薄膜的縱、橫向 性能更為平衡,使用mPE可生產預拉伸300%以上的機用纏繞薄 膜。比較常用的mPE牌號為Dow公司的ELITE59900、Exxon公 司的357C32、三井公司的2040等。
家用纏繞薄膜(冰箱用纏繞薄膜),由于在使用中對薄膜的機 械強度及拉伸倍率要求較低,而對薄膜的透明性比較關注,通常采 用LDPE為基礎樹脂。
2.增黏劑
前面已經提到,包裝用纏繞薄膜必須具備兩個最基本的必要條 件:一個必要的條件是要有良好的機械強度、較佳的延伸性和良好 的回彈性;另一個必要的條件是其表面(單面或雙面)要具有較強 的黏性。聚乙烯可以制得具有良好的機械強度、較佳延伸性和良好 回彈性的薄膜,但難以制得具有足夠表面黏性的塑料薄膜,因此生 產聚乙烯纏繞薄膜時,往往需要借助于增黏劑類添加劑的加人,以 提高薄膜的表面黏性。
工業(yè)化生產中,聚乙烯纏繞薄膜可以使用的增黏劑有低分子聚 異丁烯(PIB)、k相對密度在0. 905以下超低密度聚乙烯(VLDPE) 以及EVA樹脂等。
EVA樹脂EVA樹脂因可能產生酸味,價格較高,性價 比低等因素,現在已很少使用。
超低密度聚乙烯超低密度聚乙烯薄膜表面具有較高的黏 性,也可作為纏繞薄膜的增黏劑,例如Dow化學公司的AT-FANE4404 (相對密度 0.904)、4402 (相對密度 0.904)、AFFIN- TY8852 (相對密度0.885)都巳獲得工業(yè)化應用,其特征是具有 柔軟性好、黏性較髙、耐穿刺強度髙的優(yōu)點,但也存在著黏性調節(jié) 范圍較小、價格較高、性價比較低的問題,實際使用較少。
聚異丁烯低分子量的聚異丁烯作為聚乙烯纏繞薄膜的增 黏劑,具有黏性調節(jié)范圍較大、黏性調節(jié)方便,而且價格比較低廉 等眾多優(yōu)點,雖然應用低分子量的聚異丁烯為增黏劑時也存在一些 缺點,諸如在生產過程中,薄膜比較容易起皺;低分子量的聚異丁 烯有一個較長的滲出過程,一般要三天左右以后薄膜表面才能產生 足夠的黏性;經拉伸后黏性略有降低等缺陷等,但由于性價的綜合 優(yōu)勢比較明顯,低分子聚異丁烯及其母料是目前聚乙烯纏繞薄膜生 產中最常使用的增黏劑,因此有必要對它作較為詳細的介紹。
①采用低、中、髙不同分子量的聚異丁烯的混合物改善增黏 效果聚乙烯纏繞薄膜使用中所需要的“黏性”,實際上既要有良 好的抗剝離黏性又要有良好的搭接黏性??箘冸x黏性越高,托盤越不易散包,且薄膜的密封性越好;搭接 黏性越高,薄膜越不易發(fā)生縱向位移,因此要想獲得牢固的包裝,特別是托盤 之類的商品的大型集成包裝,必須使薄 膜的抗剝離黏性和搭接黏性達到均衡。聚異丁烯的分子量大小是影響剝離 黏性和搭接黏性的重要因素,此外PIB 分子量大小還對聚乙烯纏繞薄膜生產過 程中的加工條件等產生影響,為了求得剝離黏性和搭接黏性達到理想均衡,需要將不同分子量大小的聚異 丁烯進行組合,一些廠商(例如法國寶利得公司)提供的聚乙烯纏 繞薄膜增黏用聚異丁烯,就是低、中、高不同分子量的PIB的混 合物。
用可泵人聚異丁烯黏性液體的特種擠出機泵人HB)。為方便生產, 法國寶利得公司等供應商開發(fā)了用于生產聚乙烯纏繞薄膜的高濃度 PIB母料,PIB母料與塑料制品生產中經常使用的各種母料的形態(tài) 相似,具有良好的流動性,使用方便,PIB母料與聚乙烯的混合物 可用普通薄膜成型機組,順利生產聚乙烯纏繞薄膜,但使用聚異丁 烯母料作為聚乙烯纏繞薄膜的增黏劑時,配方成本要明顯地高于直 接采用聚異丁烯作為增黏劑時的配方成本。
其他助劑
聚乙烯纏繞薄膜生產中,除經常需要加人增黏劑以外,根據實 際使用的需要,有時還需要加人其他添加劑。如牧草(或秸稈)包 裝用聚乙烯纏繞薄膜,考慮到適應長期室外堆放的需要,常常要考 慮加入紫外線吸收劑及防老劑等助劑;金屬件或者機械包裝用聚乙 烯纏繞薄膜,為提高防銹效果,加入防銹劑等。