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无机粉体材料在拉伸膜应用中的共性问题

2017-05-09 15:16

  无机粉体材料在塑料中应用已经获得广泛认可,发挥增量、改性和环保效应等三大重要作用,但同时也存在一些问题,制约着无机粉体材料在某些方面的应用。这些问题在拉伸膜上也同样存在,需要引起我们的高度重视,并通过技术创新加以解决。


  拉伸膜增重问题


  非金属矿物的密度比合成树脂大很多,通常都要大两三倍,有的如重晶石粉比聚乙烯或聚丙烯的密度要大五倍左右。尽管矿物填料在质量上一比一地代替了基体塑料,但它所占有的体积仅为同样质量的基体塑料的几分之一。如果矿物填料的颗粒与基体树脂紧密接触,没有空隙的话,那么这种体积上的差别将直接影响到以面积或长度计量的塑料材料及制品的数量,例如管子和异型材的长度或人造革的面积;也直接影响到注塑成型制品的数量,因为注塑成型的模具型腔的容积是一定的,同样质量的熔体如果体积不同,所能成型的注塑制品的数量就会减少,结果在使用填料降低制品成本、增加经济效益的同时,出现了因长度、面积、制品个数减少的负面效应。


  由于聚乙烯拉伸膜在纵向和径向都受到拉伸,无机粉体材料对PE拉伸膜密度的影响略显轻微。例如加有30%重钙的PE拉伸膜密度不超过1.1 g/cm3,虽然比纯PE拉伸膜增大15%左右,但较之注塑成型制品,增大的幅度要小得多。这是因为高分子材料在粘流状态转为定型状态的冷却过程中如被拉伸,必然使大分子之间的空隙加大。碳酸钙粒子本身是不会形变的,但它们周围的PE大分子是可以形变的,很纯的PE熔融物料和除碳酸钙外70%的PE熔融物料都要经受同样的纵向拉伸和径向吹胀,可形变的物料仍然都要达到预定的纵向伸长(取决于转速)和径向伸长(取决于膜泡直径),就必须出现更多、更大的空隙。空隙增多、增大,意味着材料整体密度的下降。


  PE拉伸膜在无机粉体材料添加得比较多时,密度将有所增大,需要从整体上看,按面积计算其成本是否因添加无机粉体材料而有所下降。由于无机粉体材料的价格通常都远低于高分子树脂,因此考虑到上述因素,通常加入无机粉体材料,特别是碳酸钙,都能使PE拉伸膜的原材料成本有所下降。



  拉伸膜老化问题


  加入无机粉体材料的聚乙烯拉伸膜存在一定的易老化问题,如果从可环境消纳的角度看,是有利的,但从农用地膜或棚膜的角度看是不利的。


  在研制可环境消纳塑料时发现,在加有光降解剂的前提下,加有碳酸钙或滑石粉的PE拉伸膜,在老化试验中羰基指数达到一定值的时间都要少于不加入碳酸钙或滑石粉的PE光降解膜。


  拉伸膜透光度


  大家都认为无机粉体材料加入到聚乙烯中,其透光度要受到很大影响,即使材料性能能够满足使用要求,但对于农膜和地膜来说,良好的透光度仍然是能否大量使用无机粉体材料的前提条件。


  填充PE拉伸膜的透光性好坏主要取决于填料颗粒大小和这种无机粉体材料与基体塑料折光率的差异。和具有极强遮盖力的钛白粉、铅白(氧化铅)、锌白(氧化锌)(折射率分别为2.52、2.01和1.79)不同,方解石的两个折射率分别为1.658和1.486,而PE塑料的折光率为1.55左右,因此加有少量碳酸钙就显现出不透明是自然的。而要想使大量碳酸钙颗粒都呈现纳米尺度的分散也是不可能的。滑石粉的折光率与PE塑料更接近些,因此只要能分散开来,其填充PE拉伸膜就可以有比碳酸钙更好的透光性。近期有人找到一种矿物,填充后的PE拉伸膜透光度很高,几乎和纯LDPE相同,其价格又不是很高,给在农地膜中大量使用带来希望。


  无机粉体材料在拉伸膜中的应用已经取得了显著成绩。由于农用拉伸膜,无论是地膜,还是棚膜,大都使用聚乙烯树脂,因此研究探讨各种无机粉体材料对PE塑料性能的影响就显得十分重要。笔者不奢望农地膜大量使用无机粉体材料,但热切希望从可持续发展的战略高度,从塑料产业与环境生态保护协调发展的角度,从企业通过技术创新提高产品巿场竞争力的角度,大家共同努力开辟出无机粉体材料在农地膜中应用的新天地来。


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