论文部分内容阅读
聚乙烯是目前应用最广泛且产量最大的薄膜材料,挤出吹塑成型是其最常用的成型方法。但是受限于牵引比远大于吹胀比,薄膜普遍存在横向机械性能较差且提升困难的问题。随着人们对薄膜低碳环保低成本和高性能等要求的日益增加,在不使用添加剂情况下,如何通过改进成型方法来改变薄膜内部聚合物分子链聚集态结构使其达到自增强效果十分重要。本文采用的华南理工大学瞿金平教授研制的界面均化共挤出薄膜吹塑成型设备具有提高熔体圆周均匀分布性,降低能耗和提升机械性能的特点,但针对该成型方法实现聚合物薄膜自增强机理的研究尚不透彻,限制了该方法及设备的推广应用及结构优化,因此进一步研究该成型方法对聚乙烯薄膜微观结构和性能的作用机制具有重大实际意义和理论意义。本文使用界面均化共挤出薄膜吹塑成型设备制备了三种不同体系的聚乙烯薄膜。探索了牵引比、吹胀比、芯棒转速等工艺参数对三层LDPE薄膜力学性能和热收缩性能的影响规律。研究表明,牵引比主要影响薄膜纵向性能,吹胀比和旋转芯棒主要影响薄膜横向性能,且增大芯棒转速比增大吹胀比对横向性能的提升效果更显著。为了探索由芯棒旋转引入的环向剪切流场对薄膜性能的增强效应及机理,本文进一步通过控制芯棒转速制备了LDPE/HDPE双层薄膜以及LDPE/m LLDPE双层薄膜,研究了模具环流作用强弱对薄膜结构及性能的影响。结果表明,这两种材料体系在复合流场中均产生了片晶结构,且片晶主要沿纵向排列,少量沿其他方向无规排列,片晶在生长过程中发生扭曲,且随芯棒转速的增大发生倾斜,并呈现一种相互穿插的互锁结构。增加芯棒转速,会使样品的整体结晶结构更完善、结晶度增大;尤其是对横向性能提升更明显:LDPE/HDPE薄膜的横向拉伸强度从0rpm时的23.03MPa提升到了4rpm时的28.96MPa,横向热收缩率提升了50.05%;LDPE/m LLDPE薄膜的横向拉伸强度在0rpm时为35.49MPa,4rpm时达到了最大值43.02MPa,提升了21.22%,且超过了纵向拉伸强度,横向热收缩率从0rpm时的10%提升到了5rpm时的41%,纵向热收缩率略有下降。这说明通过调节芯棒转速和材料配方等参数,可以制备横纵向性能较为均衡的薄膜制品。界面均化共挤出薄膜吹塑方法在成型不同分子结构的聚乙烯时,都能保证薄膜的稳定高质的生产,说明对聚乙烯具有普适应。该设备通过调控薄膜微观形貌,使得薄膜结晶度、取向程度、片晶边界作用力提高,进而提升薄膜性能,尤其是横向性能,最终实现薄膜的自增强。本研究为高性能薄膜的生产制备提供了技术创新,且推动了共挤出薄膜吹塑装备的发展及推广应用。