合成BOPP薄膜的反应及性能研究

洪　彬,孙红新

(黑龙江中盟龙新化工有限公司)

　　摘　要:分析了双向拉伸聚丙烯(BO PP)薄膜生产过程中的取向和结晶对薄膜机械力学性能和光学性能的影响,实际生产中生产工艺应该根据PP的热力学特性相应调整,以制造出双向取向度高,同时结晶微细、均匀的高性能优质双向拉伸聚丙烯薄膜。

关键词:取向;结晶;BO PP薄膜

　　中图分类号:TQ32511+4　　文献标识码:A　　文章编号:1006—7981(2010)05—0006—02

　　双向拉伸聚丙烯(BO PP)薄膜具有高光泽、高挺度、阻气性好、抗冲强度高等特点,是一种性能优良的高透明包装材料[1]。从80年代后期开始至今, BO PP薄膜在食品、饮料、香烟、服装等行业的包装上得到广泛应用。

聚丙烯(PP)是一种结晶性聚合物,在BO PP薄膜的加工过程中,PP在力、热和电场等的作用下,经历了复杂的取向和结晶的变化,PP聚集态结构中的取向和结晶将对BO PP薄膜光学性能、力学性能起决定性影响,因此如何通过工艺的调整,控制BO PP 薄膜生产过程中的取向和结晶是改善产品品质、提高产品等级的关键。

1　BO PP薄膜加工工艺

以逐次双向拉伸工艺为例,其工艺流程如下。

总体上,逐次拉伸法是将挤出的PP片材先经过纵向拉伸、后横向拉伸来完成二次取向过程。生产过程中主要控制的工艺参数有生产线速度、温度、拉伸比等。

BO PP薄膜质量控制指标包括弹性模量,纵、横向的抗张强度、断裂伸长率、热收缩率,摩擦系数,浊度,光泽度等,这些指标主要体现薄膜的力学性能和光学性能,它们与PP高分子链的聚集状态如取向、

结晶等有密不可分的联系。

图1　逐次双向拉伸工艺流程

2　取向

BO PP薄膜生产中的取向主要包括流动取向和

2.3　共存元素的影响

本文针对化妆品中常见的金属元素进行了实验,分别考察了2Λg mL的Cu2+,10Λg mL的Zn2+、Ca2+、M g2+对20ng mL的Pb的荧光强度的影响。结果表明,Zn2+、Ca2+、M g2+几乎对铅的测定无干扰, 100倍的Cu2+对铅的测定产生负干扰,200g L的K3Fe(CN)6和10g L的H2C2O4溶液配合使用可以有效消除干扰。

2.4　方法线性范围、检出限和相对标准偏差

在选定的试验条件下,铅浓度在0～100Λg L的范围内,荧光强度与铅含量有良好的线性关系,其线性回归方程为Y=32.23X+84.65,线性相关系数R2 =0.9996,方法的检出限(K=6)为1.32Λg L,相对标准偏差(R S D)为1.9%。

2.5　样品测定及回收率

将样品按照优化好的实验条件进行处理和测定,并进行加标回收率实验,结果见表1,测得样品中铅的回收率在88.88%～98.45%之间。

3　结论

本文采用氢化物发生-原子荧光光谱法测定化妆品中铅的含量,方法准确、简便、快速,能满化妆品中铅的分析要求。

表1回收率的测定(Λg g)

样品测定量加标量总量回收率 %

面膜4.604043.3596.87

护发素9.454048.8398.45

眼影23.904063.2298.30

染发剂19.7055.3188.88

[参考文献]

[1]　方奕文,林浩宇.膏霜类化妆品的预处理及多

种微量元素的测定[J].汕头大学学报,2002,

17(3):69～73.

[2]　中华人民共和国国家标准.GB7917.3～1987.

化妆品卫生化学标准检验方法.

[3]　徐遵英.石墨炉原子吸收法测定化妆品中的铅

[J].安徽化工,2000,(3):35～36.

[4]　张毅民,姜晖,吕学斌,等.用I CP-A ES方法

测定淀粉中铅、砷的含量[J].光谱学与光谱分

析,2006,26(3):554～556.

6内蒙古石油化工　　　　　　　　　　2010年第5期　Ξ收稿日期:2009-11-24

拉伸取向。

211　流动取向[3]

流动取向发生在挤出口模中,BO PP 薄膜生产通常使用衣架型模头,PP 熔体在口模中成型段的流动近似为狭缝流道中的流动,在靠近流道壁面处熔体流动速度梯度大,特别是模唇处温度较低,在拉伸力、剪切应力的作用下,高分子链沿流动方向伸展取向;熔体挤出时,由于温度很高,分子热运动剧烈,也存在强烈解取向作用。因此流动取向对BO PP 薄膜性能的影响相对较小。2.2　拉伸取向

BO PP 薄膜生产过程中的取向主要发生纵向拉伸和横向拉伸过程,在经过纵向拉伸后,高分子链单轴纵向取向,大大提高了片材的纵向机械性能,而横向性能恶化;进一步横拉之后,高分子链呈双轴取向状态如图2所示,因此可以综合改善BO PP 薄膜的性能,并且随分子链取向度提高,薄膜中伸直链段数目增多,折叠链段数目减少,晶片之间的连接链段增加,材料的密度和强度都相应提高,而伸长率降低。但在横拉伸预热及横拉伸时,由于温度升高,分子链松弛时间缩短,利于解取向,加上横向拉伸力的作用,会在一定程度上损害分子链的纵向取向度,导致薄膜的纵向热收缩率减小

。

图2　BO PP 中双轴取向PP 分子链排列示意

为了制得理想的强化薄膜,拉伸取向过程中,温度、拉伸比、拉伸速度等工艺参数的控制非常重要。BO PP 双向拉伸通常在玻璃化转变温度T g 至熔融温度Tm 之间进行,如纵向拉伸温度一般为80～110℃,横向拉伸温度为120～150℃,在给定的拉伸比和拉伸速度下,适当降低拉伸温度,分子伸展形变会增大,粘性变形就会减小,有助于提高取向度;但过低的温度会降低了分子链段的活动能力,不利于取向;在热拉伸取向的同时,也存在着解取向的趋势,因此拉伸之后应迅速降低温度,以保持高分子链的定向程度。一般来说,在正常的生产温度下,取向程度随拉伸比的增大而增加,而随拉伸速度的增加,拉伸应力作用的时间缩短,从而影响取向的效果。3　结晶3.1　结晶对生产工艺调整的影响

均聚PP 有Α、Β、Χ、∆和拟六方共五种晶系,其中Α晶系属单斜晶系,是最常见、最稳定的结晶。PP 结晶贯穿着从熔体挤出到时效处理等BO PP 生产的整个

过程。为了提高成膜性,PP 挤出时采用骤冷铸片,以控制结晶的生成,降低结晶度;在双向拉伸时要求结晶速度较慢,以利于拉伸取向,较早、较快的结晶和较大的结晶颗粒都有可能导致破膜;在横拉后热处理定型阶段,为了提高刚性和强度,要求产生并加速结晶。

PP 的最大结晶速率的温度大约为0

.85Tm (也可以根据D SC 测定的结果确定),温度越高或越低如在Tm 或T g 附近,越难结晶,在拉伸过程中要防止预热、拉伸时结晶度急剧增加,因此不要在PP 最大结晶速度的温度区域内选择拉伸温度,最好在结晶开始熔融、分子链能够运动的温度下进行拉伸,即最大结晶速度的温度到熔点之间。实际生产时应根据PP 的热力学特性来相应地调整生产工艺。3.2　结晶对BO PP 性能的影响

薄膜中PP 的结晶度和晶体尺寸对BO PP 薄膜的机械力学性能和光学性能有重要影响。结晶度高则强度高,韧性差;晶体尺寸小而均匀,有利于提高薄膜的力学强度,耐磨性、耐热性,提高薄膜的透明度和表面光泽度。

双向拉伸过程中的结晶有着高聚物聚集态结构特殊性的一面,存在取向与结晶互生现象,即取向导致结晶,结晶中有取向。拉伸取向引起晶片倾斜、滑移延展,原有的晶片被拉伸细化,重排为取向态,形成取向的折叠链晶片、伸直链晶或球晶转变为微纤晶状结构等。因此薄膜的综合性能进一步得到强化。4　结论

研究表明,拉伸取向导致分子链规则排列,产生均相晶核,诱导拉伸结晶,形成串晶互锁结构,可以大大提高取向方向PP 的力学性能;双向拉伸也可以使PP 中可能产生的较大颗粒晶体破碎,从而减小晶体尺寸,提高透光率,降低雾度。如PP 经双向拉伸后,雾度下降50%。

从结晶的角度来看,要生产高质量的BO PP 薄膜,应尽量减小PP 晶体的尺寸,一般可以从两个方面考虑,其一,工艺调整,如各段的冷却速度、温度、拉伸比、拉伸速度等;其二是配方,如主料PP 的选择、成核剂的使用等。

在PP 高性能工程化和透明改性方面,如何使

PP 结晶微细化、

均质化也是重要改性途径之一。[参考文献]

[1]　朱新远.我国BO PP 薄膜现状及专用料的开发

[J ].广州化工,2000,(28):28.[2]　中国包装技术协会塑料包装委员会第六届委

员会年会暨塑料包装新技术研讨会论文集[S ].苏州,2002.

[3]　尹燕平.双向拉伸塑料薄膜[M ].北京:化学工

业出版社,1999.[4]　金日光,华幼卿.高分子物理[M ].北京:化学

工业出版社,1991.

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