聚烯烃消光膜表面粗糙花纹研究

第22卷第1期高分子材料科学与工程Vol. 22,No. 12006年1月POL YMER MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERINGJan. 2006聚烯烃消光膜表面粗糙花纹研究陈晓勇'，李沈巍'，汤思聪'，赵兴科'，姚自力°，徐建建"，向明 I(1.高分子材料工程国家重点实验室，四川大学高分子研究所，四川成都610065; 2.申达集团有限公司，江苏江阴214443)摘要:在固定加工条件和聚丙烯(PP)牌号不变情况下吹塑制备不同配比的聚乙烯/聚丙烯(PE/PP)共混薄膜，使用光学显微镜(OM)和原子力显微镜(AFM)观察膜的表面粗糙花纹和粗糙形态并得到表面粗糙度R。和峰密度D;由此比较共混体系和单组分体系薄膜的表面粗糙花纹及消光效果,研究PE树脂的熔体指数、支化、共聚组分及PE用量对共混薄膜表面粗糙花纹的影响,并确定聚烯烃薄膜消光性能与表面粗糙花纹的关系。关键词:消光膜;表面粗糙花纹;粗糙度中图分类号:TB383文献标识码:A文章编号:1000- 7555(2006)01- 0161-05消光膜是一种低光泽(光泽度小于15%) .1.1原材料高雾度成漫反射消光效果的塑料消光制品,具PE1:大韩油化;PE2,PE3:齐鲁石化;有似纸外观、印刷时色彩逼真再现且手感舒适PE4:燕山石化;PE5:抚顺石化;共聚聚丙烯等特点1。1960 年Clegg和Huck[2]曾指出,聚PP:熔体指数5g/10min,市售,各PE树脂熔乙烯具备消光特性的原因是表面及本体的散体指数实测值见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表面粗糙花纹引起,产生表面粗糙花纹的因素PE1PE2PE3PE4PE5可归结为结晶和挤出缺陷。随后Willamson考MI (g/10 min) 0. 050.110.156.6.3察了聚乙烯熔体指数对其薄膜表面粗糙花纹及消光特性的影响53],Perron等指出,分子量分1.2 仪器设备布宽的聚乙烯消光效果好于窄分布[4],Ashiza-SHJ-20型同向双螺杆挤出机,螺杆直径wa等得出提高聚乙烯薄膜吹塑泡管冷凝线高.21 mm,长径比32 : 1,南京杰恩特公司产品;度可以使薄膜表面更粗糙,而增大拉伸比和吹Haake RHEOCORD 90， Haake RHEOMEX胀比则作用不大5]，而Bheda[6] 、Larena[7]研究254单螺杆挤出机;CS-127型熔体指数仪，了树脂特性的影响，此外Sukhadia[8.9]等、CUSTOM SCIENTFIC INSTRUMENTS;Phatak[10]等对聚乙烯挤出缺陷引起表面粗糙XP-201带摄像显微镜,最大倍数65X10,上海作了研究,Hobb511等探索了聚丙烯吹塑膜表宙山产品;S I /SPA400原子力显微镜:日本精面粗糙花纹与R。之间的联系。总的来说,这些文献对表面花纹的研究均局限在PE或者PP1.3 实验步骤单一组分的消光膜,而对共混生产的聚烯烃消1.3.1 物料配比:基础配比为PE/PP=1 : 1光膜却缺少理论研究和探索,这就是本文的目配温在洙定好晶话定的树脂牌号后,改变PE中国煤化工复面粗糙花纹的影响。的。FYHCNMHG程:用SHJ-20型同向双一、小以一1实验部分螺杆挤出机挤出造粒,挤出温度200 C,转速公收稿日期:2005-06- 15;修订日期:2005- 10-20基金项目:国家863项目(2002A333070)联系人简介:向明(1963-),男,博士 ,教授,研究方向:聚合物材料的改性、加工、助剂研究开发和新产品、新技术的开发.162高分子材料科学与工程2006年200 r/min。Haake RHEOMEX 254单螺杆挤出表面粗糙花纹的三维图,并得到膜的R。和D机进行薄膜吹塑,温度200 C,冷凝线高度2. 0数据,R。按下式计算(R。测试按GB/T3505-cm ,吹胀比3.4。2000):1.4 测试与表征R。=一|y(x)|dx B-Ely|1.4. 1光学显微镜观察:观察样品膜表面,拍n=照,放大倍数250。式中:l一取样长度;y一 轮廓高度;n- 取1.4.2 熔体指数:按国标GB/T3682 - 2000点个数;D-轮廓峰的密度是指单位长度内进行。的轮廓峰数[12]。1.4.3 AFM测试:观察样品膜表面,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壳外观,PP膜无色透明,PE4和PE5是无色半corresponding PE/PP film透明,而PE3有轻微不透光，这说明透光性同PE1PE1/PP PE2/PP表面粗糙花纹是对应的。R (μm)0. 206.0.1270. 4200. 292将以上几种PE与PP共混,薄膜表面粗糙花纹比单组分的明显不同(Fig.2),凸起显著增2结果与讨论加,凹凸对比明显。在Fig.2中,PE1/PP表面2.1共混对膜表面粗糙花纹的影响粗糙花纹由PE1纯组分的近似环型、不规则团Fig.1是PE1、PE2、PE3和PP纯组分薄块状转变为明显的近球形堆积,而PE2/PP仍膜表面粗糙花纹光学显微镜照片,PE1和PE2然是沟壑山脊形状,但有网状联接趋势,而且凸的表面粗糙花纹细密均匀,PE3花纹细小而稀起要比纯组分粗大得多,这说明共混加强了单疏,而PP膜表面只是一些近乎平行的线纹，中国煤化工。原子力显微镜的粗糙PE4、PE5表面粗糙花纹同PP类似(照片略)。M..CNMHG术分析(见Tab.2)。这是由于PE1和PE2熔体指数(Tab.1)较低，2.2'恻脂特性对衣回相糙花纹的影响而PE3高得多,在挤出加工中PE3流过机头时树脂特性一般指其分子量 、分子量分布、支挤出表面无扭曲,吹出薄膜表面光滑口,从而其化及有无共聚,这些性质共同影响着树脂加工表面粗糙花纹与PE1、PE2有差别,这与文献和应用性能,也是单组分消光膜研究中备受关[2]的结论一致。PE1、PE2明显呈半透明似蛋注的因素。第1期陈晓勇等:聚烯烃消光膜表面粗糙花纹研究1632.2.1熔体指数的影响:PE树脂的熔体指数PE2对应体系的浑浊不透明到PE4、PE5对应.对薄膜表面粗糙花纹有明显的影响。从Fig. 2体系的光亮透明,表面粗糙花纹很好反映了薄可以看出,随着MI指数的增大,共混体系吹膜膜透明性,粗糙度R。也定量地证实这个结论产物表面粗糙花纹渐趋于平滑,表面凸起由(Tab.3)。从粗糙度看来,消光膜配方PE1/PPPE1体系的浮球形,至PE3成稀疏斑块,球形和PE2/PP要大于JL,确实在消光效果的测试凸起也蜕化成小圆粒,并且数量很少,最后PE5中其消光性能比JL优越。只呈现近似平行的条纹,而透光性也从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项1520万” 2Fig.3 The surface patterns of films PE1/PP and PE2/PP (AFM)Tab. 3The average roughness of PE/PP近表面结晶受到抑制,原子力显微镜照片(Fig.film .3)确证了这一点。从Fig.3也可看出,尽管b的PE1/PP PE2/PPPE3/PPJI扫描面积比a小,但是b的纤维脊状晶并不比Ra (prm)0. 4200. 2920. 0710. 203a大,这进一步说明b对应体系的R。小于a对2.2.2低含量共聚组分对表面粗糙花纹的影应体系的。化对毒壳邺糙花纹的影响:Fig.2中响:在Fig.2中,PE2和PE3分别加入了少量中国煤化工PE2/PP体系的小得多，的(低于8%)丙烯和丁烯作为密度调节剂,这MHCNMHG明显影响到消光膜的表面粗糙花纹。从Fig.2原凸在于rE3又妊女比PE2的长,支链尽管只.中可以看到,b的凸起细小且不均匀,而c的表有甲基和乙基的差别,但对表面粗糙花纹影响面更是平坦,只有a凸起大而均匀,主要归因为很大。因为乙基排入晶格比甲基更困难,从而b、c中共聚了这些低含量组分,使PE主链规整.PE3/PP体系表面或近表面结晶大大减少,R。性遭到破坏,结晶能力下降,从而薄膜表面或者也随之下降,故表面粗糙花纹趋于平滑。164高分子材料科学与工程2006年2.3PE用量对表面粗糙花纹的影响比较出来,D越大，表面粗糙花纹也越细密。所通过上述分析，聚烯烃共混消光膜中选用以膜表面粗糙花纹图上凹凸的差别,并不是消PE1好。但消光膜表面粗糙花纹除受树脂特性光的惟-因素,表面粗糙花纹均匀细密,消光作的影响外,树脂用量对其影响也很大。从Fig.4用大,尽管JL的R。比研制膜的小,但其球粒均可以看出,随着PE用量的增加，表面粗糙花纹匀细密,D达到了89.3 peaks/mm。由大球粒逐渐向小球粒过渡,当PE含量为Tab.4 Effects of composite ratio on surface60%时,球粒结构消失,代之以类似PE2/PP等patterns比时的表面粗糙花纹,凸起和凹下之差显著减w(PE) (%)IL小,原子力显微镜测试其P-V(最高峰和最低30506C谷垂直距离)值证实了光学显微镜的观察P-V (μm)4. 6814. 2033. 395.4. 305(Tab.4),从Tab.4可知,R。值并非随PE用量Ra(μm)0. 2330.4200. 2470.203简单变化,有一个最佳值,当PE含量为50%时D (peaks/mm) 67. 681. 192. 289.3膜表面的球粒较细而均匀,球粒粒径分布较窄，球粒间距比另外两种小。这可以从峰密度(D)(b) 40%(a) 30%(d) 60%(c) 50%Fig. 4 The surface patterns of film various composite ratio PE/PP (250X，OM)3结论[4] PerronP J，LedermanP B. Polym. Eng. Sci.，1972,共混法生产消光膜是一种方便有效的方12(5): 340.法,影响单组分消光效果的因素也会影响共混[5] Ashizawa H，Spruiell J E, White J L.. Polym. Eng.Sci.，1984, 24(13): 1035.体系的消光;消光膜表面粗糙花纹粗糙度较大，[6] Bheda J H, SpruiellJ L.. Polym. Eng. Sci., 1986, 26且凹凸分布均匀时消光性能较好;用均聚无支(11): 736.化低熔指的PE与PP共混(1 : 1)时,膜具有较中国煤化工Eng. Sci., 1993, 33(12):好的消光效果。MHCNM H G;lings of the 1998 56th Annual参考文献:Technical Conference, ANTEC, 1998， 1: 160.[1] 何京昌(HE Jjing chang),樊亚绒(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期陈晓勇等:聚烯烃消光膜表面粗糙花纹研究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:机械(10): 10.工业出版社(Beiing: China Machine Press), 1991: 34[12]毛起广 (MAO Qi guang).表面粗糙度的评定和测量~ 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页。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中国煤化工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