聚烯烴消光膜表面粗糙花紋研究

第22卷第1期高分子材料科學(xué)與工程Vol. 22,No. 12006年1月POL YMER MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERINGJan. 2006聚烯烴消光膜表面粗糙花紋研究陳曉勇'，李沈巍'，湯思聰'，趙興科'，姚自力°，徐建建"，向明 I(1.高分子材料工程國家重點(diǎn)實(shí)驗室，四川大學(xué)高分子研究所，四川成都610065; 2.申達集團有限公司，江蘇江陰214443)摘要:在固定加工條件和聚丙烯(PP)牌號不變情況下吹塑制備不同配比的聚乙烯/聚丙烯(PE/PP)共混薄膜，使用光學(xué)顯微鏡(OM)和原子力顯微鏡(AFM)觀(guān)察膜的表面粗糙花紋和粗糙形態(tài)并得到表面粗糙度R。和峰密度D;由此比較共混體系和單組分體系薄膜的表面粗糙花紋及消光效果,研究PE樹(shù)脂的熔體指數、支化、共聚組分及PE用量對共混薄膜表面粗糙花紋的影響,并確定聚烯烴薄膜消光性能與表面粗糙花紋的關(guān)系。關(guān)鍵詞:消光膜;表面粗糙花紋;粗糙度中圖分類(lèi)號:TB383文獻標識碼:A文章編號:1000- 7555(2006)01- 0161-05消光膜是一種低光澤(光澤度小于15%) .1.1原材料高霧度成漫反射消光效果的塑料消光制品,具PE1:大韓油化;PE2,PE3:齊魯石化;有似紙外觀(guān)、印刷時(shí)色彩逼真再現且手感舒適PE4:燕山石化;PE5:撫順石化;共聚聚丙烯等特點(diǎn)1。1960 年Clegg和Huck[2]曾指出,聚PP:熔體指數5g/10min,市售,各PE樹(shù)脂熔乙烯具備消光特性的原因是表面及本體的散體指數實(shí)測值見(jiàn)Tab.1;消光膜JL:市售。射,而表面散射是消光的主因,表面散射主要因Tab.1 The melt indices of PE表面粗糙花紋引起,產(chǎn)生表面粗糙花紋的因素PE1PE2PE3PE4PE5可歸結為結晶和擠出缺陷。隨后Willamson考MI (g/10 min) 0. 050.110.156.6.3察了聚乙烯熔體指數對其薄膜表面粗糙花紋及消光特性的影響53],Perron等指出,分子量分1.2 儀器設備布寬的聚乙烯消光效果好于窄分布[4],Ashiza-SHJ-20型同向雙螺桿擠出機,螺桿直徑wa等得出提高聚乙烯薄膜吹塑泡管冷凝線(xiàn)高.21 mm,長(cháng)徑比32 : 1,南京杰恩特公司產(chǎn)品;度可以使薄膜表面更粗糙,而增大拉伸比和吹Haake RHEOCORD 90， Haake RHEOMEX脹比則作用不大5]，而B(niǎo)heda[6] 、Larena[7]研究254單螺桿擠出機;CS-127型熔體指數儀，了樹(shù)脂特性的影響，此外Sukhadia[8.9]等、CUSTOM SCIENTFIC INSTRUMENTS;Phatak[10]等對聚乙烯擠出缺陷引起表面粗糙XP-201帶攝像顯微鏡,最大倍數65X10,上海作了研究,Hobb511等探索了聚丙烯吹塑膜表宙山產(chǎn)品;S I /SPA400原子力顯微鏡:日本精面粗糙花紋與R。之間的聯(lián)系?？偟膩?lái)說(shuō),這些文獻對表面花紋的研究均局限在PE或者PP1.3 實(shí)驗步驟單一組分的消光膜,而對共混生產(chǎn)的聚烯烴消1.3.1 物料配比:基礎配比為PE/PP=1 : 1光膜卻缺少理論研究和探索,這就是本文的目配溫在洙定好晶話(huà)定的樹(shù)脂牌號后,改變PE中國煤化工復面粗糙花紋的影響。的。FYHCNMHG程:用SHJ-20型同向雙一、小以一1實(shí)驗部分螺桿擠出機擠出造粒,擠出溫度200 C,轉速公收稿日期:2005-06- 15;修訂日期:2005- 10-20基金項目:國家863項目(2002A333070)聯(lián)系人簡(jiǎn)介:向明(1963-),男,博士 ,教授,研究方向:聚合物材料的改性、加工、助劑研究開(kāi)發(fā)和新產(chǎn)品、新技術(shù)的開(kāi)發(fā).162高分子材料科學(xué)與工程2006年200 r/min。Haake RHEOMEX 254單螺桿擠出表面粗糙花紋的三維圖,并得到膜的R。和D機進(jìn)行薄膜吹塑,溫度200 C,冷凝線(xiàn)高度2. 0數據,R。按下式計算(R。測試按GB/T3505-cm ,吹脹比3.4。2000):1.4 測試與表征R。=一|y(x)|dx B-Ely|1.4. 1光學(xué)顯微鏡觀(guān)察:觀(guān)察樣品膜表面,拍n=照,放大倍數250。式中:l一取樣長(cháng)度;y一 輪廓高度;n- 取1.4.2 熔體指數:按國標GB/T3682 - 2000點(diǎn)個(gè)數;D-輪廓峰的密度是指單位長(cháng)度內進(jìn)行。的輪廓峰數[12]。1.4.3 AFM測試:觀(guān)察樣品膜表面,得到膜(a) PE1(b) PE2(c) PE3(d) PPFig. 1 The surface patterns of pure resin film (250X，OM)Tab.2 The average roughness of pure PE film and殼外觀(guān),PP膜無(wú)色透明,PE4和PE5是無(wú)色半corresponding PE/PP film透明,而PE3有輕微不透光，這說(shuō)明透光性同PE1PE1/PP PE2/PP表面粗糙花紋是對應的。R (μm)0. 206.0.1270. 4200. 292將以上幾種PE與PP共混,薄膜表面粗糙花紋比單組分的明顯不同(Fig.2),凸起顯著(zhù)增2結果與討論加,凹凸對比明顯。在Fig.2中,PE1/PP表面2.1共混對膜表面粗糙花紋的影響粗糙花紋由PE1純組分的近似環(huán)型、不規則團Fig.1是PE1、PE2、PE3和PP純組分薄塊狀轉變?yōu)槊黠@的近球形堆積,而PE2/PP仍膜表面粗糙花紋光學(xué)顯微鏡照片,PE1和PE2然是溝壑山脊形狀,但有網(wǎng)狀聯(lián)接趨勢,而且凸的表面粗糙花紋細密均勻,PE3花紋細小而稀起要比純組分粗大得多,這說(shuō)明共混加強了單疏,而PP膜表面只是一些近乎平行的線(xiàn)紋，中國煤化工。原子力顯微鏡的粗糙PE4、PE5表面粗糙花紋同PP類(lèi)似(照片略)。M..CNMHG術(shù)分析(見(jiàn)Tab.2)。這是由于PE1和PE2熔體指數(Tab.1)較低，2.2'惻脂特性對衣回相糙花紋的影響而PE3高得多,在擠出加工中PE3流過(guò)機頭時(shí)樹(shù)脂特性一般指其分子量 、分子量分布、支擠出表面無(wú)扭曲,吹出薄膜表面光滑口,從而其化及有無(wú)共聚,這些性質(zhì)共同影響著(zhù)樹(shù)脂加工表面粗糙花紋與PE1、PE2有差別,這與文獻和應用性能,也是單組分消光膜研究中備受關(guān)[2]的結論一致。PE1、PE2明顯呈半透明似蛋注的因素。第1期陳曉勇等:聚烯烴消光膜表面粗糙花紋研究1632.2.1熔體指數的影響:PE樹(shù)脂的熔體指數PE2對應體系的渾濁不透明到PE4、PE5對應.對薄膜表面粗糙花紋有明顯的影響。從Fig. 2體系的光亮透明,表面粗糙花紋很好反映了薄可以看出,隨著(zhù)MI指數的增大,共混體系吹膜膜透明性,粗糙度R。也定量地證實(shí)這個(gè)結論產(chǎn)物表面粗糙花紋漸趨于平滑,表面凸起由(Tab.3)。從粗糙度看來(lái),消光膜配方PE1/PPPE1體系的浮球形,至PE3成稀疏斑塊,球形和PE2/PP要大于JL,確實(shí)在消光效果的測試凸起也蛻化成小圓粒,并且數量很少,最后PE5中其消光性能比JL優(yōu)越。只呈現近似平行的條紋,而透光性也從PE1、(b) m(PE2)/m(PP)=1 : 1(c) m(PE3)/m(PP)=1 : 1(a) m(PE1)/m(PP)=1 : 1(e) m(PE5)/m(PP)=1 : 1(f) JL(d) m(PE4)/m(PP)=1 : 1Fig. 2 The surface patterns of films varies PE blended with the same PP and JL(250X ,OM )3b項1520萬(wàn)” 2Fig.3 The surface patterns of films PE1/PP and PE2/PP (AFM)Tab. 3The average roughness of PE/PP近表面結晶受到抑制,原子力顯微鏡照片(Fig.film .3)確證了這一點(diǎn)。從Fig.3也可看出,盡管b的PE1/PP PE2/PPPE3/PPJI掃描面積比a小,但是b的纖維脊狀晶并不比Ra (prm)0. 4200. 2920. 0710. 203a大,這進(jìn)一步說(shuō)明b對應體系的R。小于a對2.2.2低含量共聚組分對表面粗糙花紋的影應體系的?；瘜Χ練む挷诨y的影響:Fig.2中響:在Fig.2中,PE2和PE3分別加入了少量中國煤化工PE2/PP體系的小得多，的(低于8%)丙烯和丁烯作為密度調節劑,這MHCNMHG明顯影響到消光膜的表面粗糙花紋。從Fig.2原凸在于rE3又妊女比PE2的長(cháng),支鏈盡管只.中可以看到,b的凸起細小且不均勻,而c的表有甲基和乙基的差別,但對表面粗糙花紋影響面更是平坦,只有a凸起大而均勻,主要歸因為很大。因為乙基排入晶格比甲基更困難,從而b、c中共聚了這些低含量組分,使PE主鏈規整.PE3/PP體系表面或近表面結晶大大減少,R。性遭到破壞,結晶能力下降,從而薄膜表面或者也隨之下降,故表面粗糙花紋趨于平滑。164高分子材料科學(xué)與工程2006年2.3PE用量對表面粗糙花紋的影響比較出來(lái),D越大，表面粗糙花紋也越細密。所通過(guò)上述分析，聚烯烴共混消光膜中選用以膜表面粗糙花紋圖上凹凸的差別,并不是消PE1好。但消光膜表面粗糙花紋除受樹(shù)脂特性光的惟-因素,表面粗糙花紋均勻細密,消光作的影響外,樹(shù)脂用量對其影響也很大。從Fig.4用大,盡管JL的R。比研制膜的小,但其球粒均可以看出,隨著(zhù)PE用量的增加，表面粗糙花紋勻細密,D達到了89.3 peaks/mm。由大球粒逐漸向小球粒過(guò)渡,當PE含量為T(mén)ab.4 Effects of composite ratio on surface60%時(shí),球粒結構消失,代之以類(lèi)似PE2/PP等patterns比時(shí)的表面粗糙花紋,凸起和凹下之差顯著(zhù)減w(PE) (%)IL小,原子力顯微鏡測試其P-V(最高峰和最低30506C谷垂直距離)值證實(shí)了光學(xué)顯微鏡的觀(guān)察P-V (μm)4. 6814. 2033. 395.4. 305(Tab.4),從Tab.4可知,R。值并非隨PE用量Ra(μm)0. 2330.4200. 2470.203簡(jiǎn)單變化,有一個(gè)最佳值,當PE含量為50%時(shí)D (peaks/mm) 67. 681. 192. 289.3膜表面的球粒較細而均勻,球粒粒徑分布較窄，球粒間距比另外兩種小。這可以從峰密度(D)(b) 40%(a) 30%(d) 60%(c) 50%Fig. 4 The surface patterns of film various composite ratio PE/PP (250X，OM)3結論[4] PerronP J，LedermanP B. Polym. Eng. Sci.，1972,共混法生產(chǎn)消光膜是一種方便有效的方12(5): 340.法,影響單組分消光效果的因素也會(huì )影響共混[5] Ashizawa H，Spruiell J E, White J L.. Polym. Eng.Sci.，1984, 24(13): 1035.體系的消光;消光膜表面粗糙花紋粗糙度較大，[6] Bheda J H, SpruiellJ L.. Polym. Eng. Sci., 1986, 26且凹凸分布均勻時(shí)消光性能較好;用均聚無(wú)支(11): 736.化低熔指的PE與PP共混(1 : 1)時(shí),膜具有較中國煤化工Eng. Sci., 1993, 33(12):好的消光效果。MHCNM H G;lings of the 1998 56th Annual參考文獻:Technical Conference, ANTEC, 1998， 1: 160.[1] 何京昌(HE Jjing chang),樊亞絨(FAN Ya-rong).塑[9] Sukhadia A M，Wilkes G L. Rohlfing DC. etal. Pro料(Plastics)， 1997， 26(4): 39.ceedings of the 2001 TAPPI Polymers, Laminations and[2] Huck NC, CleggP L.. SPE Trans.. 1961. 1: 121.Coating Conference, 2001: 507.[3] Willamson D A. Plast. Polym.. 1970, 38: 169.[10] Phatak A. MacoskoC w, BatesF s, etal. J. Rheol.，第1期陳曉勇等:聚烯烴消光膜表面粗糙花紋研究652005，49(1): 197.( The Characterization and Measurement of Surface[11 Hobbs s Y, ParrtC F，Polym. Eng. Sci.， 1982, 22Roughness).第一版(The First Edition), 北京:機械(10): 10.工業(yè)出版社(Beiing: China Machine Press), 1991: 34[12]毛起廣 (MAO Qi guang).表面粗糙度的評定和測量~ 35.STUDIES ON THE SURFACE PATTERNS OF POLYOLEFIN MATT FILMCHEN Xiao yong', LI Shen-wei', TANG Si- cong', ZHAO Xing-ke',YAO Zi-lir，XU Jian- jian', XIANG Ming'(1.State Key Lab. of Polymer Material Engineering，Polymer ResearchInstitute of Sichuan University, Chengdu 610065, China;2. Shenda Group Co. Ltd. ，Jiangyin 214443, China)ABSTRACT :Several film were prepared by varying the raw polyethylene(PE) and the content ofPE，then the surface patterns and coarse morphology of these film were view by optical mi-croscopy(OM) and atomic force microscopy(AFM) and the average roughness R。and the profilepeak density D were obtained. The surface patterns and effect extinction light of pure PE filmsand corresponding blends of PE/PP films were investigated, and the effects of the melt index ofresin，branched or not, the small amount of co -monomer for adjusting the density of PE and thecontent of PE on the surface patterns of blending films were studied, thus the correlation betweenthe surface pattern and extinction property of polyolefin were elucidated.Keywords :matt films; the surface patterns; roughness(上接第160頁(yè)。continued from p. 160)STUDY OF PE/GRAPHITE COMPOSITE PTC PROPERTIESLI Bin, ZHAO Wen-yuan(Institute of Material and Engineering, Ocean University of China, Qingdao 266003, China )ABSTRACT:The conductive material of PE/graphite with distinctive PTC effect was preparatedin this work. The relationships of the material PTC effect, change temperature(T.) and otherproperties with the prescription processing were studied. The results show，To compare withPE/carbon black system, the more conductive additives need to obtain the same PTC effect andthe anneal treatment is necessary to improve the material stability that the anneal temperatureshall be near m.p. of PE. The PTC effect of mat中國煤化工s of magnitude between40 C~110 C. The sensitivity temperature is bMHC N M H GThe study result showsthat PE/ graphite composite material have distinct PTC effect and better properties for applica-tion.Keywords :graphite; PTC effect; conductive composite