畢業(yè)論文-PE基吹塑薄膜用途工藝配方設(shè)計(jì)

1、ABSTRACT本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）目 錄 HYPERLINK l _Toc24551 摘要I HYPERLINK l _Toc6886 ABSTRACTII 第一章TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc15283 文獻(xiàn)綜述 PAGEREF _Toc15283 1 HYPERLINK l _Toc17905 1.1 概述 PAGEREF _Toc17905 1 HYPERLINK l _Toc24551 1.2 吹塑薄膜成型方法 PAGEREF _Toc24551 2 HYPERLINK l _Toc6886 1.2.1 平擠上吹法 PAGEREF _Toc6886 2

2、 HYPERLINK l _Toc30329 1.2.2 平擠平吹法 PAGEREF _Toc30329 3 HYPERLINK l _Toc2175 1.2.3 平擠下吹法 PAGEREF _Toc2175 3 HYPERLINK l _Toc17628 1.3 吹塑薄膜的發(fā)展 PAGEREF _Toc17628 4 HYPERLINK l _Toc22121 1.3.1 吹塑薄膜的發(fā)展史及發(fā)展方向 PAGEREF _Toc22121 4 HYPERLINK l _Toc13318 1.3.2 吹塑薄膜的新進(jìn)展 PAGEREF _Toc13318 4 HYPERLINK l _Toc2913

3、7 1.4 設(shè)計(jì)特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn) PAGEREF _Toc29137 5 HYPERLINK l _Toc19513 1.5 選題的意義和主要的研究內(nèi)容 PAGEREF _Toc19513 7 HYPERLINK l _Toc31380 1.5.1 選題的意義 PAGEREF _Toc31380 7 HYPERLINK l _Toc3066 1.5.2 主要研究內(nèi)容 PAGEREF _Toc3066 7 HYPERLINK l _Toc17112 1.6 本章小結(jié) PAGEREF _Toc17112 7 HYPERLINK l _Toc23485 第二章 聚乙烯基吹塑薄膜的用途 PAGEREF _

4、Toc23485 8 HYPERLINK l _Toc7294 2.1 吹塑薄膜的用途 PAGEREF _Toc7294 8 HYPERLINK l _Toc11292 2.2 PE基吹塑薄膜在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用 PAGEREF _Toc11292 8 HYPERLINK l _Toc27405 2.2.1 地膜 PAGEREF _Toc27405 8 HYPERLINK l _Toc31374 2.2.2 無滴大棚膜 PAGEREF _Toc31374 9 HYPERLINK l _Toc26114 2.3 PE基吹塑薄膜在日常生活中的應(yīng)用 PAGEREF _Toc26114 9 HYPERLIN

5、K l _Toc6385 第三章 配方設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc6385 11 HYPERLINK l _Toc5810 3.1 配方設(shè)計(jì)的原則 PAGEREF _Toc5810 11 HYPERLINK l _Toc13938 3.2 PE基材選擇 PAGEREF _Toc13938 11 HYPERLINK l _Toc13852 3.2.1 LDPE PAGEREF _Toc13852 12 HYPERLINK l _Toc23694 3.2.2 HDPE PAGEREF _Toc23694 12目錄 HYPERLINK l _Toc29274 3.2.3 LLDPE PAGEREF

6、 _Toc29274 12 HYPERLINK l _Toc26945 3.3 光穩(wěn)定劑選擇 PAGEREF _Toc26945 15 HYPERLINK l _Toc8341 3.4 抗氧劑選擇 PAGEREF _Toc8341 17 HYPERLINK l _Toc29339 3.4.1 多功能團(tuán)抗氧劑及亞磷酸酯輔助抗氧劑17 HYPERLINK l _Toc29339 3.4.2 二元酚及半受阻酚抗氧劑18 HYPERLINK l _Toc6058 3.4.3 胺類抗氧劑 PAGEREF _Toc6058 18 HYPERLINK l _Toc18347 3.5 防霧滴劑 PAGEREF

7、 _Toc18347 19 HYPERLINK l _Toc29339 3.6 填充改性劑選擇 PAGEREF _Toc29339 20 HYPERLINK l _Toc4323 3.7 無滴大棚膜的配方確定 PAGEREF _Toc4323 21 HYPERLINK l _Toc10487 第四章 生產(chǎn)工藝和設(shè)備 PAGEREF _Toc10487 22 HYPERLINK l _Toc22371 4.1 生產(chǎn)工藝 PAGEREF _Toc22371 22 HYPERLINK l _Toc14806 4.1.1 原料的預(yù)處理工藝 PAGEREF _Toc14806 22 HYPERLINK

8、l _Toc5195 4.1.2 造粒工藝 PAGEREF _Toc5195 23 HYPERLINK l _Toc5273 4.1.3 成型工藝 PAGEREF _Toc5273 23 HYPERLINK l _Toc3912 4.2 成型設(shè)備 PAGEREF _Toc3912 24 HYPERLINK l _Toc26233 4.2.1 加料裝置 PAGEREF _Toc26233 24 HYPERLINK l _Toc9542 4.2.2 擠出機(jī) PAGEREF _Toc9542 24 HYPERLINK l _Toc11121 4.2.3 吹膜機(jī)頭 PAGEREF _Toc11121

9、24 HYPERLINK l _Toc25136 4.2.4 口模 PAGEREF _Toc25136 27 HYPERLINK l _Toc28510 4.2.5 冷卻裝置 PAGEREF _Toc28510 27 HYPERLINK l _Toc19459 4.2.6人字架 PAGEREF _Toc19459 28 HYPERLINK l _Toc8249 4.2.7 牽引輥 PAGEREF _Toc8249 29 HYPERLINK l _Toc16661 4.2.8 卷取裝置 PAGEREF _Toc16661 29 HYPERLINK l _Toc12857 4.3 成型工藝條件及參

10、數(shù) PAGEREF _Toc12857 29 HYPERLINK l _Toc26233 4.3.1 擠出機(jī)溫度 PAGEREF _Toc26233 29 HYPERLINK l _Toc9542 4.3.2 吹脹比30 HYPERLINK l _Toc26233 4.3.3 牽引比30 HYPERLINK l _Toc7956 4.3.4 口模尺寸 PAGEREF _Toc7956 30 HYPERLINK l _Toc9564 4.3.5 牽引速度 PAGEREF _Toc9564 31 HYPERLINK l _Toc17129 第五章 生產(chǎn)工藝計(jì)算 PAGEREF _Toc17129

11、33 HYPERLINK l _Toc21570 5.1 物料衡算 PAGEREF _Toc21570 33 HYPERLINK l _Toc12454 5.1.1 工作時(shí)間的確定 PAGEREF _Toc12454 33 HYPERLINK l _Toc16098 5.1.2 薄膜制品規(guī)格的確定 PAGEREF _Toc16098 34 HYPERLINK l _Toc27622 5.1.3 薄膜生產(chǎn)速度的確定 PAGEREF _Toc27622 34 HYPERLINK l _Toc22495 5.1.4 各個(gè)過程的產(chǎn)量及損失和廢品的計(jì)算 PAGEREF _Toc22495 34 HYPE

12、RLINK l _Toc3157 5.1.5 各物料用量 PAGEREF _Toc3157 36 HYPERLINK l _Toc20869 5.2 能量衡算 PAGEREF _Toc20869 37 HYPERLINK l _Toc14125 5.2.1 熱量衡算的基本步驟 PAGEREF _Toc14125 38 HYPERLINK l _Toc4026 5.2.2 能量轉(zhuǎn)換關(guān)系圖 PAGEREF _Toc4026 38 HYPERLINK l _Toc11761 5.2.3 熱量衡算的計(jì)算公式 PAGEREF _Toc11761 38 HYPERLINK l _Toc20069 5.2.

13、4 擠出機(jī)部分能量衡算 PAGEREF _Toc20069 38 HYPERLINK l _Toc25518 第六章 設(shè)備選型 PAGEREF _Toc25518 41 HYPERLINK l _Toc18455 6.1 設(shè)備選型的原則 PAGEREF _Toc18455 41 HYPERLINK l _Toc21890 6.2 造粒機(jī)組 PAGEREF _Toc21890 41 HYPERLINK l _Toc18173 6.2.1 熱風(fēng)干燥設(shè)備 PAGEREF _Toc18173 41 HYPERLINK l _Toc2119 6.2.2 高速捏合機(jī) PAGEREF _Toc2119 41

14、 HYPERLINK l _Toc6757 6.2.3 薄膜破碎機(jī) PAGEREF _Toc6757 42 HYPERLINK l _Toc23689 6.2.4 輥壓機(jī) PAGEREF _Toc23689 42 HYPERLINK l _Toc32086 6.2.5 平板切粒機(jī) PAGEREF _Toc32086 43 HYPERLINK l _Toc13104 6.3 擠出吹塑機(jī)組 PAGEREF _Toc13104 43 HYPERLINK l _Toc7954 6.3.1單螺桿擠出機(jī)的基本參數(shù) PAGEREF _Toc7954 43 HYPERLINK l _Toc28809 6.3.

15、2 風(fēng)環(huán) PAGEREF _Toc28809 45 HYPERLINK l _Toc17530 6.3.3 卷取切割裝置 PAGEREF _Toc17530 45 HYPERLINK l _Toc6294 6.3.4 鼓風(fēng)機(jī) PAGEREF _Toc6294 46 HYPERLINK l _Toc29092 第七章 車間設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc29092 47 HYPERLINK l _Toc22214 7.1 車間的基本組成 PAGEREF _Toc22214 47 HYPERLINK l _Toc17708 7.2 車間設(shè)計(jì)的原則 PAGEREF _Toc17708 47 HYPER

16、LINK l _Toc5254 7.3 車間設(shè)計(jì)的形式 PAGEREF _Toc5254 48 HYPERLINK l _Toc15110 第八章 生產(chǎn)環(huán)境與安全 PAGEREF _Toc15110 50 HYPERLINK l _Toc7501 8.1 采暖和通風(fēng) PAGEREF _Toc7501 50 HYPERLINK l _Toc31446 8.2 安全防火 PAGEREF _Toc31446 50 HYPERLINK l _Toc1037 8.3 環(huán)境影響 PAGEREF _Toc1037 51 HYPERLINK l _Toc15110 第九章 結(jié)語 PAGEREF _Toc151

17、10 52 HYPERLINK l _Toc29092 參考文獻(xiàn)53 HYPERLINK l _Toc22214 致謝55第一章 文獻(xiàn)綜述PAGE PAGE 8PAGE PAGE 7第一章 文獻(xiàn)綜述1.1 概述論文研究的是PE基吹塑薄膜用途、工藝與配方設(shè)計(jì)。聚乙烯樹脂是乳白色半透明至不透明的熱塑性樹脂,是由乙烯加聚而成的高分子化合物，聚乙烯產(chǎn)品發(fā)展至今已有60多年的歷史，全球PE產(chǎn)量目前居五大泛用樹脂之首。當(dāng)前世界聚烯烴聚合物產(chǎn)量中，PE占65%，而占總塑料產(chǎn)量的30%以上，為最大的通用塑料產(chǎn)品之一。聚乙烯的性質(zhì)是無臭無毒，手感似HYPERLINK /view/146818.htm蠟，具有優(yōu)良

18、的耐低溫性能，化學(xué)穩(wěn)定性好，耐大多數(shù)酸和堿的侵蝕。常溫下不溶于一般溶劑，吸水性小，具有優(yōu)良的電HYPERLINK /view/826533.htm絕緣性1。聚乙烯依聚合方法、分子量高低、鏈結(jié)構(gòu)之不同，一般分為HYPERLINK /view/1012701.htm高密度聚乙烯(HDPE)、HYPERLINK /view/991480.htm低密度聚乙烯(LDPE)和線性低密度聚乙烯(LLDPE)。低密度聚乙烯俗稱HYPERLINK /view/333004.htm高壓聚乙烯，其密度較低，質(zhì)地較軟，主要用于塑膠袋、農(nóng)業(yè)用膜等。高密度聚乙烯俗稱HYPERLINK /view/407431.htm低壓

19、聚乙烯，與LDPE及LLDPE相比較，有較高的耐溫性、耐油性、耐蒸汽滲透性及抗環(huán)境應(yīng)力開裂性，此外電HYPERLINK /view/826533.htm絕緣性和抗沖擊性及耐寒性能很好，主要應(yīng)用于吹塑、注塑工藝等領(lǐng)域。線型低密度聚乙烯，是乙烯和少量高級(jí)-烯烴在催化劑作用下聚合而成的共聚物。LLDPE與LDPE外觀相似，但透明性較差些，表面光澤好，具有低溫韌性、高模量、抗彎曲性和耐應(yīng)力開裂性，低溫下抗沖擊強(qiáng)度較好等優(yōu)點(diǎn)2。由于市場(chǎng)對(duì)各種功能性薄膜等的強(qiáng)烈需求以及共擠技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，近年來擠出吹塑薄膜得到了迅猛發(fā)展。吹塑成型僅適用于熱塑性塑料，例如聚乙烯、聚氯乙烯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯和工程塑料如聚

20、碳酸酯等。PE樹脂經(jīng)過擠出機(jī)熔融塑化后，在管狀模具中擠出，然后通入壓縮空氣，將其吹脹，同時(shí)通過牽引機(jī)架上的牽引輥夾緊進(jìn)行高速拉伸，拉伸速度要高于口模流出速度，以獲得縱向取向。風(fēng)冷卻環(huán)將冷風(fēng)吹向膜外表面，使膜泡冷卻，并在牽引膜泡周圍空氣中繼續(xù)冷卻下定型，被人字板壓疊成寬度等于膜管周長一半的雙層薄膜，最后對(duì)拉伸后的PE薄膜進(jìn)行卷取3。吹塑薄膜成型加工過程大致可以分為四個(gè)階段：（1）熔融塑化 利用擠出機(jī)或注塑機(jī)使原料熔融；（2）型坯成型 利用擠出機(jī)機(jī)頭和口?；蜃⑺苣＞叱尚捅”诠芘?；（3）吹塑成型 利用輔助的空氣壓縮機(jī)提供壓縮空氣吹脹管坯；（4）利用空氣噴吹或其他特殊方法使薄膜冷卻固化4。1.2 吹塑

21、薄膜成型方法聚乙烯吹塑薄膜 (IPE)，即采用擠出吹塑成型的聚乙烯薄膜。擠出吹塑法是生產(chǎn)塑料薄膜最常用的方法，又稱管膜法、泡管法或吹脹法。其產(chǎn)品一般稱為“吹塑薄膜”，可生產(chǎn)10300m厚度的薄膜。薄膜擠出吹塑法根據(jù)擠出方向和引膜方向可分為平擠上吹法，平擠平吹法和平擠下吹法三種。此外還有采用立式擠出機(jī)的豎擠上吹法和豎擠下吹法。其中平擠上吹法應(yīng)用最為廣泛5。1.2.1 平擠上吹法1. 平擠平吹法的定義該法是使用直角機(jī)頭，即機(jī)頭出料方向與擠出機(jī)垂直，機(jī)頭的出料方向與擠出成型機(jī)料筒中物料流動(dòng)方向垂直，擠出管壞向上，牽引至一定距離后，由人字板夾攏，所擠管狀由底部引入的壓縮空氣將它吹脹成泡管，并以壓縮空氣

22、氣量多少來控制它的橫向尺寸，以牽引速度控制縱向尺寸，泡管經(jīng)冷卻定型就可以得到吹塑薄膜。平擠平吹法的特點(diǎn) （1）平擠上吹法的生產(chǎn)線占地面積小，擠出機(jī)安裝在地面上，不需要操作臺(tái)，操作方便；整個(gè)膜泡掛在上部已冷卻的堅(jiān)韌段上，膜泡運(yùn)行平穩(wěn)，可得到厚度范圍和幅度范圍較大(直徑為10m以上)的薄膜。 （2）廠房高度要高，管泡周圍的熱空氣向上，而冷空氣向下，對(duì)管泡的冷卻不利，影響冷卻效果；物料在機(jī)頭拐90的彎，增加了料流阻力。 （3）該法應(yīng)用廣泛，特別是聚氯乙烯和聚乙烯的寬幅薄膜多用此法加工。 圖1-1 平擠上吹法工藝流程圖1.2.2 平擠平吹法 1. 平擠平吹法的定義 該法使用與擠出機(jī)螺桿同心的平直機(jī)頭，

23、泡管與機(jī)頭中心線在同一水平面上的流程稱平擠平吹法。 2. 平擠平吹法的特點(diǎn)（1）平吹法引膜容易、操作比較方便、輔機(jī)結(jié)構(gòu)簡單。（2）占地面積大，膜泡上下部冷卻不均勻，且膜管因自重下垂影響厚度均勻性。（3）適用于吹制生產(chǎn)小口徑薄膜的聚乙烯、聚氯乙烯薄膜產(chǎn)品和熱收縮薄膜。 圖1-2 平擠平吹法工藝流程圖1.2.3 平擠下吹法 1. 平擠下吹法的定義 該法使用直角機(jī)頭，泡管從機(jī)頭下方引出的流程稱平擠下吹法。 2. 平擠下吹法的特點(diǎn) （1）下吹法牽引方向與熱氣流相反，有利于薄膜的冷卻，生產(chǎn)線速度較高產(chǎn)量較高；膜泡靠自重下垂而進(jìn)入牽引輥，引膜容易。 （2）整個(gè)膜管掛未冷卻定型的塑性段上，牽引不穩(wěn)定，易將膜

24、管拉斷；設(shè)備安裝位置高，不便于維修。一般與水冷方式相聯(lián)系。 （3）適用于熔融黏度較低或需要急冷的塑料如聚酰胺、聚丙烯等，以驟冷減少結(jié)晶度，提高透明度6-7。 圖1-3 平擠下吹法工藝流程圖1.3 吹塑薄膜的發(fā)展1.3.1 吹塑薄膜的發(fā)展史及發(fā)展方向現(xiàn)代塑料吹塑技術(shù)興起于20世紀(jì)30年代。自50年代以來，由于聚合物加工工藝技術(shù)的發(fā)展以及適用于聚乙烯、聚氯乙烯和熱塑性聚酯等的大規(guī)模生產(chǎn)，進(jìn)一步促進(jìn)了軟塑技術(shù)的迅速發(fā)展和革新。2005年我國企業(yè)塑料制品總產(chǎn)量達(dá)到2198.6萬噸，其中薄膜總產(chǎn)量達(dá)到442.20萬噸，同比增長14.06%，占塑料制品總產(chǎn)量的1/5以上，是主要的塑料制品之一。在塑料薄膜中

25、，擠出吹塑薄膜發(fā)展迅速，尤其是共擠吹塑薄膜近年來的發(fā)展形勢(shì)喜人，十五初期雙向拉伸薄膜和共擠薄膜(共擠吹塑薄膜和共擠流延薄膜)產(chǎn)量的比例大約為 9: 1，而經(jīng)過十五期間的發(fā)展，這一比例變?yōu)?：1(國外是3: 2)。在塑料包裝材料“十一五”發(fā)展規(guī)劃建議(初稿) 中，明確提出了要大力發(fā)展多層共擠技術(shù)設(shè)備，提高多層共擠薄膜的比重，以適應(yīng)包裝市場(chǎng)的需要。多層共擠在歐洲所占的市場(chǎng)份額快速增長。多層共擠薄膜在十五年前大約占所有吹塑薄膜的市場(chǎng)比例的20%25%，但現(xiàn)在該數(shù)字的是之前的兩倍?，F(xiàn)在所有新安裝的擠出生產(chǎn)線的80%90%為多層共擠生產(chǎn)線，而且所有現(xiàn)象表明多層共擠薄膜的市場(chǎng)占有率還將進(jìn)一步增加。未來，層

26、數(shù)增多仍是發(fā)展方向，而單層的產(chǎn)品正在遭到淘汰?，F(xiàn)階段正是五層替代三層的階段，五層結(jié)構(gòu)不但降低了薄膜的成本，而且使得聚烯烴的性能得到了很大的提高。相信，隨著吹塑薄膜設(shè)備不斷改進(jìn)，薄膜性能的提高，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒃絹碓綄拸V9-10。1.3.2 吹塑薄膜的新進(jìn)展擠出吹塑薄膜的發(fā)展得益于吹塑薄膜用新型樹脂的出現(xiàn)使吹塑薄膜品種不斷增加，同時(shí)還得益于擠出技術(shù)及擠出設(shè)備(整機(jī)和輔機(jī))的不斷創(chuàng)新，使吹塑薄膜的性能和質(zhì)量不斷提高，滿足更多、更高的市場(chǎng)需求。 1. 吹塑薄膜品種不斷增加常見的吹塑薄膜主要有聚乙烯薄膜、聚氯乙烯薄膜、EVA薄膜和聚酰胺薄膜等。近幾年來，通過成型技術(shù)、配方改進(jìn)、裝置開發(fā)等的提高，開發(fā)出來許

27、多新的吹塑薄膜，如PP吹塑薄膜、PVA吹塑薄膜、PLA吹塑薄膜、UHMW- PE吹塑薄膜、PVF吹塑薄膜、PS吹塑薄膜。 2. 吹塑薄膜生產(chǎn)線的發(fā)展這幾年來吹塑薄膜生產(chǎn)線發(fā)展的主要特點(diǎn)是速度快、效率高和模塊化。第一臺(tái)9層共擠的水冷AquaFrost吹塑薄膜生產(chǎn)線由賓頓工程公司在北美售出。還有5條該公司的510層共擠生產(chǎn)線在全球各地被投入使用，兩條10層共擠生產(chǎn)線分別被中國和歐洲訂購。Aquafrost生產(chǎn)的薄膜與吹塑的PE阻透膜相似，但產(chǎn)量要高出1.52倍。Windmoeller & Hoelscher公司推出了單層、多層共擠和阻透薄膜用的 VAREX 模塊式吹塑薄膜生產(chǎn)線，能夠完全滿足特定的

28、要求，包括品種不斷增加的多種塑料薄膜從0.008mm的高密度聚乙烯襯膜到 EVOH 厚0.002mm的7層阻透薄膜(火腿包裝用) 。這種模塊式吹塑薄膜生產(chǎn)線所采用的模塊有OPTIFILP2自動(dòng)薄膜厚度控制裝置、膜泡內(nèi)冷裝置、帶水平轉(zhuǎn)動(dòng)棒的牽引系統(tǒng)、重量計(jì)量控制系統(tǒng)等，每個(gè)模塊都有其獨(dú)特的功能，其中的創(chuàng)新性機(jī)頭采用的是錐形盤中心疊加，薄膜各層分布更為均勻11-12。1.4 設(shè)計(jì)特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)塑料薄膜就其成型方式而言，主要分為擠出法和壓延法兩大類，而擠出法又分為擠出吹塑和擠出流延兩種。流延法就是將樹脂擠出機(jī)熔融塑化，從機(jī)頭通過狹縫型?？跀D出，使熔料緊貼在冷卻輥筒上，然后再經(jīng)過剝離、拉伸、分切、卷取即

29、得到流延膜。流延法的生產(chǎn)速度較高，可以高達(dá)6080m/min，直接緊貼在輥筒上，冷卻效果好，生產(chǎn)的薄膜透明性好，但因?yàn)榱餮臃ㄊ遣扇〈怪弊鳂I(yè)，所以操作更復(fù)雜、困難，產(chǎn)品厚度不均勻。 圖1-4 流延法生產(chǎn)工藝示意圖壓延法就是將加熱塑化的熱塑性塑料通過一系列加熱的壓輥，使其連續(xù)成型為薄膜或片材的一種成型方法。壓延法的產(chǎn)量高，產(chǎn)品質(zhì)量好，但工藝設(shè)備復(fù)雜，投資較大。 圖1-5 壓延法生產(chǎn)工藝示意圖吹塑法是將樹脂經(jīng)擠出機(jī)熔融塑化，從機(jī)頭垂直向上引出，經(jīng)吹脹后由人字板導(dǎo)入牽引輥，再經(jīng)導(dǎo)向輥及卷取裝置得到成品。與擠出流延和壓延法相比，擠出吹塑設(shè)備投資少，占地面積小，薄膜縱橫向性能較均衡13-14。 表1-1

30、塑料薄膜成型方式比較 吹塑法 流延法 壓延法說明： 樹脂經(jīng)擠出機(jī)熔融塑化，從環(huán)形機(jī)頭垂直向上引出，經(jīng)吹脹后由人字板導(dǎo)入牽引輥，再經(jīng)導(dǎo)向輥及卷取裝置得到成品。說明： 樹脂經(jīng)擠出機(jī)熔融塑化，從機(jī)頭通過狹縫型模口擠出，使熔料緊貼在冷卻輥筒上，然后再經(jīng)過剝離、拉伸、分切、卷取即得成品。說明： 將加熱塑化的熱塑性塑料通過一系列加熱的壓輥，使其連續(xù)成型為薄膜或片材的一種成型方法。優(yōu)點(diǎn)：1、設(shè)備簡單，占地面積小，投資少，收效快；2、機(jī)臺(tái)的利用率高，可生產(chǎn)多種規(guī)格的產(chǎn)品；3、薄膜的縱橫向性能較均衡；4、 HYPERLINK /wiki/k-?_n-y.html操作簡單，工藝控制容易。優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)速度較高；2、薄

31、膜透明性比吹脹法好；3、薄膜的縱橫向性能均衡；4、熱封性能好，受熱時(shí)的收縮性最??；5、可生產(chǎn)厚度很小的薄膜。優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)的薄膜密度大，厚度均勻性最佳；2、生產(chǎn)的薄膜厚度范圍大，薄膜質(zhì)量好；3、加工能力大，生產(chǎn)速度快，生產(chǎn)連續(xù)。缺點(diǎn)：薄膜厚度均勻性差；2、擠出線速度低，產(chǎn)量不高。缺點(diǎn)：1、垂直作業(yè)，操作較復(fù)雜；2、薄膜不平整，厚度均勻性較差，強(qiáng)度較低；3、無法生產(chǎn)1.5mm厚度以上產(chǎn)品。缺點(diǎn)；工藝設(shè)備復(fù)雜，投資較大；2、維修較復(fù)雜；3、制品寬度受輥筒長度的限制15-16。1.5 選題的意義和主要的研究內(nèi)容1.5.1 選題的意義聚乙烯吹塑薄膜具有較強(qiáng)的力學(xué)性能、優(yōu)良的韌性、耐熱封性、水蒸氣阻隔性、良

32、好的耐化學(xué)腐蝕性、優(yōu)良的光學(xué)透明度、無毒、衛(wèi)生、耐低溫沖擊和價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。聚乙烯薄膜產(chǎn)品主要包括食品包裝膜、阻隔膜、農(nóng)用膜和家用產(chǎn)品保護(hù)膜、收縮和拉伸包裝膜等。作為農(nóng)用膜，可以改善農(nóng)作物的生長環(huán)境，有利于增溫、保水、保肥，有利于農(nóng)作物生長。作為HYPERLINK /z/Search.e?sp=S包裝材料&ch=w.search.yjjlink&cid=w.search.yjjlink包裝材料，如制造化肥包裝的內(nèi)襯袋，以及各種日用品的包裝袋等。但是由于PE吹塑薄膜生產(chǎn)工藝流程復(fù)雜，而且為了改善和賦予薄膜的某些特殊性能，需要在PE樹脂中添加各類添加劑。吹塑薄膜成型過程中常常會(huì)出現(xiàn)一些故障影響薄膜

33、的性能。因此，在生產(chǎn)過程中如何有效地控制PE薄膜的質(zhì)量顯得尤為重要。通過以上分析，對(duì)PE基吹塑薄膜的用途、工藝和配方設(shè)計(jì)不僅能提高薄膜的質(zhì)量，還能降低成本，提高生產(chǎn)效率，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。本課題正是在這種情況下提出的。1.5.2 主要研究內(nèi)容本論文擬在以下幾個(gè)方面進(jìn)行研究：（1）吹塑薄膜在國民生產(chǎn)，日常生活的應(yīng)用；聚乙烯基吹塑用料粒的原輔料選擇。（2）PE基吹塑薄膜的生產(chǎn)工藝流程及工藝參數(shù)條件的選擇，幾種工藝參數(shù)對(duì)吹塑薄膜的影響。（3）主要的吹塑設(shè)備介紹，設(shè)備選型及車間布置。（4）環(huán)境影響，產(chǎn)能效益。1.6 本章小結(jié) 本章介紹了吹塑薄膜的基本加工過程，吹塑薄膜的常用方法，發(fā)展史和發(fā)展方向，說

34、明了薄膜的三種成型方法和特點(diǎn)。最后總結(jié)了本項(xiàng)研究的意義及主要的研究工作。 第二章 聚乙烯基吹塑薄膜的用途PAGE PAGE 60PAGE PAGE 59 聚乙烯基吹塑薄膜的用途2.1 吹塑薄膜的用途吹塑薄膜的用途十分廣泛，廣泛應(yīng)用在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、日常生活的各個(gè)方面。包裝薄膜可以制成各種類型的提袋和包裝袋，如各種日用品的包裝袋，以及化肥包裝用的內(nèi)襯袋等，被廣泛用于食品、紡織、輕工、化工等產(chǎn)品的包裝。使產(chǎn)品具有防塵、防濕和防腐等功能，可采用適當(dāng)?shù)募庸すに嚕x取相應(yīng)的樹脂品種，并可以達(dá)到理想的強(qiáng)度、透明度、柔軟度、收縮性、印刷性能、阻隔性能等。故薄膜是擠出成型加工的一大類產(chǎn)品，成為塑料制品中產(chǎn)量最大的

35、品種之一，品種也很多。在一部分國家，塑料薄膜占全部塑料制品總產(chǎn)量的15% 20%左右，約占擠出加工產(chǎn)品的1/3。同時(shí)，吹塑薄膜在塑料薄膜中占著至關(guān)重要的地位。薄膜是聚乙烯的一種重要應(yīng)用產(chǎn)品。有10%以上HDPE(在美國約17%，西歐約18%，日本約30%)用于薄膜，主要用于重包裝薄膜、抗撕裂膜等是因?yàn)槠鋸?qiáng)度高；用于制造薄膜的LLDPE占全球每年生產(chǎn)的LDPE的50%以上，可用于用于食品、蔬菜、自粘、收縮、垃圾袋等輕型包裝薄膜，以及農(nóng)HYPERLINK /search?word=地膜&fr=qb_search_exp&ie=utf8地膜、大棚膜、HYPERLINK /search?word=保鮮

36、膜&fr=qb_search_exp&ie=utf8保鮮膜等；有70%以上LLDPE用于生產(chǎn)薄膜，廣泛應(yīng)用于HYPERLINK /search?word=保鮮膜&fr=qb_search_exp&ie=utf8保鮮膜、包裝膜、垃圾袋、纏繞膜、收縮膜、超薄農(nóng)HYPERLINK /search?word=地膜&fr=qb_search_exp&ie=utf8用膜等是因?yàn)槠溆醒由煨院?、拉伸高、耐穿刺、耐環(huán)境應(yīng)力開裂、耐低溫沖擊性好等優(yōu)點(diǎn)，改善加工性能，通常與LDPE共混制膜。2.2 PE基吹塑薄膜在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用我國是農(nóng)業(yè)大國，因此也是世界上使用農(nóng)用薄膜最多的國家，農(nóng)用聚乙烯薄膜在我國有四十幾年的歷史

37、。吹塑是農(nóng)用薄膜的最主要成型工藝，棚膜和地膜是其主要品種。良好的耐候性、光穩(wěn)定性、保溫性和良好的力學(xué)性能是農(nóng)膜的必要性能，因此需要加入穩(wěn)定劑、防老化劑和防霧滴劑，廣泛用于制造溫室和育苗。2.2.1 地膜 地膜，即地面覆蓋薄膜，通常是無色透明或黑色PE薄膜，也有紅外膜、銀色膜、紫色膜等有色薄膜。用于各類農(nóng)作物和經(jīng)濟(jì)作物的栽培及早稻育秧的地面覆蓋，來提高土壤溫度，保持土壤水分，維持土壤結(jié)構(gòu)，防止害蟲侵襲作物和某些微生物引起的病害，促進(jìn)植物生長的功能。地膜地膜覆蓋蔬菜栽培技術(shù)具有很多優(yōu)點(diǎn)。（1）提高土壤溫度：覆蓋地膜后，塑料薄膜透光率較高，太陽光直接穿過過地膜輻射在土壤上，轉(zhuǎn)化成熱能。由于地膜表面所

38、結(jié)的水珠阻隔土壤輻射放熱，并把地面散失的熱量向土壤深層傳導(dǎo)，因此地膜覆蓋下的土壤溫度一般高于無地膜露地。土壤溫度升高，使溫度適合農(nóng)作物根系生長的環(huán)境條件，促使蔬菜成熟、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)。（2）增強(qiáng)土壤保水作用：土壤中的水分常因蒸發(fā)而散失，水分的利用率很低。覆蓋地膜可使土壤表層有一層不透水的阻隔，土壤水分蒸發(fā)受到阻擋，水分蒸發(fā)量大大減少。此外，地膜使大部分水在膜下循環(huán)，有利于水分在土壤中長期貯存、提高了土壤的保水性。（3）有利于土壤性狀改善：地膜覆蓋在土壤表面，防止雨水使土壤表面板結(jié)，使地膜下的耕作層能較長時(shí)間的疏松狀態(tài)，有效的防止了板結(jié)，有利于土壤水、氣、熱的協(xié)調(diào)，保護(hù)根系正常生長。地膜覆蓋后土壤溫

39、度升高、濕度穩(wěn)定，有利于土壤微生物活動(dòng)，加速有機(jī)質(zhì)分解，增強(qiáng)土壤的肥力。（4）減輕草害：覆蓋地膜后，由于地膜有壓草作用，可減少雜草的危害。2.2.2 無滴大棚膜無滴大棚膜是在配方中加入了表面活性劑，生產(chǎn)的這種新型農(nóng)膜不僅具備普通膜的保溫、透光、防老化功能，還能使靠近棚膜的空氣中的水汽吸附到膜的表面，形成水膜向下流滴，消除和防止大棚內(nèi)的霧氣，從而降低空氣相對(duì)濕度，增加了光照強(qiáng)度。這種新型棚膜具有很多優(yōu)點(diǎn)。（1）解決了溫室大棚內(nèi)霧氣問題，增加溫室大棚內(nèi)的光照時(shí)間和光照強(qiáng)度，而且消霧型無滴膜比普通無滴膜在發(fā)生霧氣時(shí)，光照強(qiáng)度高2025%，可提高溫室大棚的氣溫和地溫12。（2）降低了溫室大棚內(nèi)的空氣濕

40、度，由于消霧劑的作用，大棚膜的無滴性能大大增加，棚內(nèi)空氣中水份較快被消霧劑吸附、排除，空氣濕度較普通無滴膜低1012%。（3）發(fā)生病害小，噴灑農(nóng)藥的次數(shù)和用藥量減少，由于消霧型無滴膜解決了大棚霧氣迷漫問題，降低了空氣濕度，大大減輕了病害，特別是高濕度下空氣傳播侵染的葉面真菌病害(如黃瓜霜霉病、白粉病等)對(duì)蔬菜、瓜果的危害，噴藥次數(shù)和用量可減少一半。（4）有利于保護(hù)西瓜、甜瓜和保護(hù)瓜果的開花授粉，提高座果率和果實(shí)品質(zhì)。（5）家畜、家禽的冬季保溫大棚棚養(yǎng)殖中，由于減小了霧氣、減小濕度，可以減輕家禽、家畜的呼吸道病害和寄生蟲危害。2.3 PE基吹塑薄膜在日常生活中的應(yīng)用PE基吹塑薄膜在日常生活中主要

41、用于食品和日用品等的包裝。如垃圾袋，手提袋，保鮮膜等。包裝用薄膜需具有良好的拉伸強(qiáng)度，延伸性。一、垃圾袋用作垃圾袋的聚乙烯不僅具有較高的韌性和耐穿刺性，同時(shí)還要盡量減少薄膜的厚度。垃圾袋是單層結(jié)構(gòu)，膜厚在10-80m之間。垃圾袋采用吹膜工藝生產(chǎn)，其原材料的配方可以為LDPE，也可以為LDPE和其它聚乙烯的共混物。二、手提袋用作手提袋的聚乙烯必須有良好的力學(xué)性能(強(qiáng)度、韌性、耐穿刺性)、耐蠕變性、光澤度和良好的印刷性能。其膜厚為15-80m。通常厚度大于30m的單層膜，采用LDPE或LDPE和LLDPE的共混物作為原料。而厚度小于30m的薄膜用MDPE、HDPE或兩者的共混物作為生產(chǎn)原料。另外，

42、共擠復(fù)合膜的中間層可以使用MDPE或者回收料。如果要減小手提袋的厚度，可以增加MDPE或HDPE的百分比。 三、收縮膜 收縮膜用于各種產(chǎn)品的銷售和運(yùn)輸過程。其主要作用是穩(wěn)固、遮蓋和保護(hù)產(chǎn)品。收縮膜必須具有較高的耐穿刺性，良好的收縮性和一定的收縮應(yīng)力。在收縮過程中，薄膜不能產(chǎn)生孔洞。由于收縮膜經(jīng)常適用于室外，因此需要加入抗紫外線劑。 四、自動(dòng)包裝膜 自動(dòng)包裝膜通常在高速生產(chǎn)線上用來包裝食品、雜志、紡織品等各種商品。自動(dòng)包裝薄膜需要具有良好的光學(xué)性能。由于包裝速度很快，所以對(duì)自動(dòng)包裝薄膜的熱封性能有很高的要求。另外，薄膜不能散發(fā)有怪異氣味，并且能易于印刷。最后由于薄膜的牽引速度很快，需要在薄膜中加

43、入開口劑和爽滑劑。自動(dòng)包裝膜可以是LDPE或者LDPE和LLDPE(小于總重量的30)共混物為原料的單層膜，也可以是LDPE和mLLDPE(茂金屬聚乙烯)的雙層復(fù)合膜。自動(dòng)包裝膜在包裝市場(chǎng)的份額正逐漸增長，而復(fù)合自動(dòng)包裝膜的增長比例又高于自動(dòng)包裝膜的平均增長。由于中間層是MDPE或HDPE的三層復(fù)合膜具有更高的剛性，因此這種薄膜正變得越來越重要。mLLDPE具有優(yōu)良的韌性和熱封性，也越來越多地用于自動(dòng)包裝膜的熱封層。采用mLLDPE作為密封層的自動(dòng)包裝膜具有很高的包裝速度，同時(shí)能降低熱封時(shí)的縫合缺陷率。第三章 配方設(shè)計(jì)第三章 配方設(shè)計(jì)3.1 配方設(shè)計(jì)的原則配方設(shè)計(jì)是充分運(yùn)用可添加組分(添加劑或

44、助劑)的性能來改善和提高高分子材料的缺陷或不足的過程，具體到聚乙烯基吹塑薄膜，就是選用適當(dāng)添加劑，在充分了解各組分的性質(zhì)的基礎(chǔ)之上，經(jīng)過合理的比較和驗(yàn)證，確定各個(gè)組分用量的過程。因此在本次配方設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該堅(jiān)持以下四個(gè)原則：1. 滿足制品使用環(huán)境的原則：配方設(shè)計(jì)時(shí)，首先要考慮到制品的應(yīng)用環(huán)境和制品的應(yīng)用環(huán)境條件，如在潮濕、戶外等環(huán)境下使用等。應(yīng)根據(jù)應(yīng)用環(huán)境條件，選擇性能合適的原材料配比進(jìn)行合理的配方設(shè)計(jì)。2. 滿足制品的高使用性能和耐久性的原則：聚乙烯基吹塑薄膜的使用環(huán)境、使用條件是其配方設(shè)計(jì)的依據(jù)，在配方設(shè)計(jì)開始，就必須對(duì)制品應(yīng)用環(huán)境和使用要求進(jìn)行認(rèn)真分析，方可提出選材標(biāo)準(zhǔn)和配方要求，在經(jīng)過

45、經(jīng)驗(yàn)比對(duì)、實(shí)際試驗(yàn)才能設(shè)計(jì)出實(shí)用性強(qiáng)的配方，確保產(chǎn)品質(zhì)量。3. 充分發(fā)揮添加劑(助劑)功能的原則：這也是配方設(shè)計(jì)的中心工作，配方設(shè)計(jì)中，還必須充分發(fā)揮其他添加劑的功能作用，方可制備出優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。如添加適量的添加劑，更有助于制品的成型?？傊?，選用添加劑時(shí)力求要準(zhǔn)，用量適度。4. 降低成本原則：配方設(shè)計(jì)時(shí)，除考慮性能外，還必須對(duì)制品的成本加以考慮。應(yīng)選用那些原材料來源廣泛、產(chǎn)地近、價(jià)格低廉的品種。另外在制定配方方案時(shí)，能用一種添加組分解決問題的，決不能用兩個(gè)組分，配方設(shè)計(jì)過程也是優(yōu)化原材料用量的過程，是降低制品成本的關(guān)鍵一步，需高度注意。3.2 PE基材選擇聚乙烯(PE)的分子式CH2CH2n，系半

46、結(jié)晶性的飽和碳?xì)浠衔?。PE原料不含DEHA，符合無毒材質(zhì)的要求，即使燃燒也只產(chǎn)生二氧化碳和水，對(duì)環(huán)境沒有任何影響。PE薄膜透水、透氧適中，所以選用聚乙烯作為吹塑薄膜的基材。聚乙烯通常按其密度可分為低密度、中密度和高密度聚乙烯；或按聚合壓力可分為高壓、中壓和低壓聚乙烯。還有根據(jù)分子量大小而定的低分子量聚乙烯和超高分子量聚乙烯(UHMWPE)，以及根據(jù)結(jié)構(gòu)特征而命名的線性低密度聚乙烯(LLDPE)。3.2.1 LDPE1. 制法：在147245MPa壓力下的聚合釜中或在245MPa以上的管道中使高純度乙烯在有機(jī)氧化物或微量空氣作用下自由基聚合而成。2. 特性：（1）密度低(0.9100.925g

47、/cm3)，分子鏈上有部分長、短支鏈，所以結(jié)晶度較低。（2）乳白色半透明的蠟狀固體，無毒，薄膜的透明性較好。（3）超過軟化點(diǎn)即熔融，其熱熔融性、成型加工性能很好。（4）耐沖擊韌性、耐低溫性好，可在-60-80下工作，但表面硬度、剛性小，蠕變熱膨脹性大，耐熱性差。（5）電絕緣性優(yōu)異。（6）粘附性、粘合性、印刷性差，需經(jīng)表面處理(如化學(xué)侵蝕、電暈處理等)方可改善。（7）CO2、有機(jī)性臭氣滲透性大，但水蒸汽、空氣的滲透性差。（8）吸水性極低，化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)異，但易產(chǎn)生環(huán)境應(yīng)力開裂現(xiàn)象。3. 成型加工：成型加工性非常好，各種熱塑性塑料成型加工方法都適用，但主要是擠塑，如吹塑薄膜。4. 用途：因無毒，可作

48、為醫(yī)療器具、藥物、食品和玩具等的包裝材料，如包裝薄膜(包括多層復(fù)合薄膜)等。3.2.2 HDPE1. 制法：采用Ziegler-Natta催化劑在低壓下是乙烯聚合，可用氣相法或液相法(如溶液法、淤漿法)、我國都采用淤漿法聚合。2. 特征：（1）其外觀、性能與LDPE基本相同。（2）支鏈極少，因而密度大(0.9410.965g/cm3)，結(jié)晶度高(達(dá)90%)，呈乳白色半透明蠟狀物。（3）剛度、拉伸強(qiáng)度、抗蠕變性等皆優(yōu)于LDPE，電絕緣性、韌性、抗沖擊性、耐寒性都很好，但不如LDPE。（4）耐環(huán)境開裂性不如LDPE。3. 成型加工：成型加工性能很好，與LDPE相同，可注塑、擠塑、吹塑、中空吹塑、噴

49、涂、涂覆、滾塑、發(fā)泡、熱成型熱熔焊接。4. 用途：管材可作自來水管、下水管道、80以下的耐腐蝕輸液管道，化工設(shè)備襯里和涂層，高強(qiáng)度耐撕裂包裝材料等。3.2.3 LLDPE1. 制法:乙烯和少量-烯烴(丁烯-1、己烯-1、辛烯-1、四甲基戊烯-1等)在催化劑存在下于高壓或低壓下聚合而成。2. 特征：（1）外觀與LDPE相似，表面光澤好而透明性差。（2）主鏈上有短支鏈，分子量分布窄。（3）熔體彈性小、熔體粘度高，擠出時(shí)熔體轉(zhuǎn)矩大，因而一般擠塑機(jī)難于加工成型，應(yīng)該用螺桿(如螺桿L/D值)口模(如加大模唇)和冷卻風(fēng)環(huán)的設(shè)計(jì)。（4）薄膜抗撕裂強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、耐沖擊性、耐應(yīng)力開裂性、耐熱性、耐低溫性都好，

50、熱熔焊溫度高但強(qiáng)度也高。（5）在擠出涂布和吹塑薄膜時(shí)要求細(xì)頸大，熔體張力小而易牽伸，但加工性不穩(wěn)定。3. 成型加工：成型性較好，可注塑、擠塑、吹塑、滾塑、熱熔焊接、涂覆(適于高速涂覆的流動(dòng)性)。 4. 用途：吹塑薄膜透明、耐撕裂、特別耐針刺，因此用于重包裝袋、農(nóng)業(yè)膜(地膜、大棚、農(nóng)產(chǎn)品包裝等)、收縮薄膜包裝袋、超薄包裝袋等；紙、布織物涂覆制包裝箱、瓦楞板、覆蓋物、軍用帳篷等。聚乙烯的主要產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)是密度和熔融指數(shù)(MI)。表3-1為聚乙烯密度對(duì)性能的影響。影響聚乙烯性能的主要結(jié)構(gòu)因素為支化度、平均分子量和分子量分布(表3-2)。表3-3為三種主要聚乙烯樹脂性能的比較。在成型加工性能方面，它們

51、之間既有共同之處，又有差異。 表3-1 聚乙烯密度對(duì)性能的影響密 度，g/cm3 LDPE 0.9100.925 MDPE0.9260.940HDPE0.9410.965結(jié) 晶 度，%657585剛 性(相對(duì)值)小(12)中(25)大(58)拉伸強(qiáng)度，MPa13.717.724.339.2斷裂伸長率，%50030010020缺口沖擊強(qiáng)度(相對(duì)值)10534低溫脆性，120120706080耐磨性(相對(duì)值)差(1015)中(610)較好(25)透氣性(相對(duì)值)大(20)中 (1015)小(5) 表3-2 聚乙烯的密度、熔融指數(shù)、分子量分布對(duì)性能的影響物性 密度，g/cm30.9150.965 熔

52、融指數(shù)MI 小大 分子量分布 窄寬熔體粘度熔體強(qiáng)度熔體流動(dòng)性熔體彈性 續(xù)表3-2 物性 密度，g/cm30.9150.965 熔融指數(shù)MI 小大分子量分布 窄寬屈服拉伸強(qiáng)度伸長率抗蠕變性薄膜耐沖擊性薄膜爽滑性低溫脆性透明度表面光澤水蒸汽透過率成型性-顯著增大；-顯著減小；-增大；-下降；-看不出變化；在高剪切速率下；變化很小。 表3-3 LLDPE與LDPE、HDPE性能比較 性 能 與LDPE相比 與HDPE相比拉伸強(qiáng)度較高較低斷裂伸長率較高較高沖擊強(qiáng)度較好相似抗環(huán)境應(yīng)力開裂較好相同耐熱性高15較低翹 曲較少相似加工性能較困難較容易濁 度較差較好 光澤度較差較好透明度較差熔體強(qiáng)度較低較低熔點(diǎn)

53、范圍較小較小綜合上表及其他因素，由于LLDPE薄膜橫向拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率、撕裂強(qiáng)度較好及翹曲少等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)LLDPE原料價(jià)廉、來源廣，所以選擇LLDPE為無滴大棚膜的基材。本設(shè)計(jì)加入10%左右的LDPE，加入一定量的LDPE可以在不降低薄膜性能的情況下提高薄膜的透明度。3.3 光穩(wěn)定劑選擇PE薄膜聚乙烯樹脂在日光照射下發(fā)生光氧化，屬自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。要減緩樹脂的光氧老化作用，就需加入光穩(wěn)定劑以阻斷鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的持續(xù)進(jìn)行。按照作用機(jī)理的不同，光穩(wěn)定劑可分為紫外線吸收劑、能量猝滅劑、過氧化物分解劑和自由基捕獲劑等不同類型。它們作用于聚乙烯老化的不同階段，使聚乙烯受到保護(hù)，減緩其老化，如圖3-1所示。加

54、入紫外線吸收劑，可減少樹脂中生色團(tuán)(ch)受紫外線照射而引發(fā)光化學(xué)反應(yīng)的幾率；加入能量猝滅劑可使受照激發(fā)的生色團(tuán)或單線態(tài)氧失活；加入過氧化物分解劑可減少過氧化物分解為活潑自由基的數(shù)目；加入自由基捕獲劑可使已生成的自由基失活，終止自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。 圖3-1 聚烯烴的光氧化與穩(wěn)定作用3.3.1 受阻胺光穩(wěn)定劑 受阻胺光穩(wěn)定劑(HALS)是國內(nèi)生產(chǎn)、消費(fèi)最大的一類光穩(wěn)定劑。國內(nèi)受阻胺光穩(wěn)定劑的消費(fèi)量約占光穩(wěn)定劑消費(fèi)總量的65。國內(nèi)受阻胺光穩(wěn)定劑的研發(fā)工作始于二十世紀(jì)七十年代初期，并于七十年代中后期生產(chǎn)出工業(yè)產(chǎn)品。 受阻胺光穩(wěn)定劑770、622、944和783的分子結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)工藝源于國外。 1. 光穩(wěn)

55、定劑GW540，亞磷酸三(1，2，2，6，6五甲基哌啶基)酯，是國內(nèi)唯一擁有我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的光穩(wěn)定劑產(chǎn)品。GW540是亞磷酸酯，對(duì)聚乙烯有很好的熱穩(wěn)定效果。但GW540對(duì)人體有嚴(yán)重的蓄積性致敏作用，刺激人體皮膚和呼吸道，最近幾年生產(chǎn)及使用量大幅度下降，國內(nèi)僅存二家生產(chǎn)廠，2004年生產(chǎn)量不足100噸。 2. 光穩(wěn)定劑770，癸二酸二(2，2，6，6四甲基4哌啶基)酯。在二十世紀(jì)七十年代誕生的第一批受阻胺光穩(wěn)定劑產(chǎn)品中，770是唯一仍在使用的受阻胺產(chǎn)品，國內(nèi)770的年消費(fèi)量約占受阻胺光穩(wěn)定劑總消費(fèi)量的20。國產(chǎn)770的產(chǎn)品質(zhì)量已接近先進(jìn)水平，國產(chǎn)770每年都有一定量的出口。2004年國內(nèi)企業(yè)產(chǎn)

56、銷量合計(jì)已超過400噸，出口200噸，國內(nèi)消費(fèi)約200噸。3. 光穩(wěn)定劑622，聚(1羥乙基2，2，6，6四甲基4羥基哌啶)丁二酸酯。622是國內(nèi)生產(chǎn)應(yīng)用量最大的光穩(wěn)定劑，用于聚乙烯農(nóng)膜約占年生產(chǎn)量的80，用于聚丙烯和工程塑料等占15，出口到國外的產(chǎn)品占5。年產(chǎn)1500噸的生產(chǎn)規(guī)模已在國內(nèi)形成，2004年生產(chǎn)約900噸。 4. 光穩(wěn)定劑944，是叔辛胺三嗪與乙二胺哌啶的聚合物。944與622都是聚合型的高分子受阻胺光穩(wěn)定劑，其熱失重溫度高、加工損失小，與聚烯烴等樹脂相容性好、耐遷移性好，可在塑料制品中保持良好的耐久性效果等共性。944分子中含多種抗老化功能基團(tuán)，表現(xiàn)出加入量少、用途廣、抗老化性

57、能優(yōu)異的特點(diǎn)。 5 光穩(wěn)定劑783是622與944按一定比例在溶劑中溶解后，再將溶劑脫出而得到的復(fù)配產(chǎn)品，既有良好的應(yīng)用性能，又有著適中(622與944之間)的銷售價(jià)格。783主要用于聚乙烯防老化(長壽)農(nóng)膜。3.3.2 紫外線吸收型光穩(wěn)定劑紫外線吸收型光穩(wěn)定劑通稱為紫外線吸收劑，紫外線吸收劑根據(jù)分子結(jié)構(gòu)不同分為二苯甲酮類和苯并三唑類等。國內(nèi)二苯甲酮類光穩(wěn)定劑和苯并三唑類光穩(wěn)定劑消費(fèi)量分別占國內(nèi)光穩(wěn)定劑消費(fèi)總量的25和 10左右。1. UV531(2羥基4正辛氧基二苯甲酮)和UV9是國內(nèi)生產(chǎn)和使用的二苯甲酮類光穩(wěn)定劑兩個(gè)主要牌號(hào)產(chǎn)品。2004年，國內(nèi)UV531 與UV9的消費(fèi)量約為500噸，其

58、中國產(chǎn)產(chǎn)品400噸，進(jìn)口產(chǎn)品約100噸。2. UV326，2(2，羥基3，叔丁基5，甲基苯基)5氯代苯并三唑，是國內(nèi)苯并三唑類紫外線吸收的主要產(chǎn)品，國內(nèi)生產(chǎn)及應(yīng)用的同類產(chǎn)品還有UV327、UVP等。2004年國內(nèi)UV-326生產(chǎn)量約500噸，出口約250噸，國內(nèi)消費(fèi)量為約250噸。3.3.3 猝滅劑猝滅劑的工業(yè)產(chǎn)品是二價(jià)鎳的絡(luò)合物，其分子中含重金屬鎳。從保護(hù)環(huán)境和人體健康方面考慮，歐洲、北美洲和日本等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)已停止使用猝滅劑。國內(nèi)猝滅劑生產(chǎn)廠僅有一家，產(chǎn)品牌號(hào)為2002，2002年因搬遷沒有生產(chǎn)，2003、2004年合計(jì)生產(chǎn)20噸左右。針對(duì)國內(nèi)常用的幾種不同類型的光穩(wěn)定劑，按相同劑量加入

59、32um厚的LLDPE薄膜中，考察其作用效果， 結(jié)果見表3-4。 表3-4 幾種類型的光穩(wěn)定劑及其穩(wěn)定效果類型商品名相對(duì)分子質(zhì)量氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)/ %壽命天數(shù)/ d輻射量/ MJm-2UV 吸收劑 UV-531UV-326 326316636913851525猝滅劑2002714731619受阻胺類光穩(wěn)定劑GW-480 GW-540GW-544 481541547383150172918573000PDS 944FL20002500 2.44.66818015013306空白樣631385結(jié)果表明，受阻胺類光穩(wěn)定劑效果一般較好，能量猝滅劑次之，而紫外線吸收劑的作用很小。從環(huán)境保護(hù)、光穩(wěn)定劑效果、價(jià)格

60、等方面因素考慮本設(shè)計(jì)采用受阻胺類光穩(wěn)定劑783。3.4 抗氧劑選擇抗氧劑是一類化學(xué)物質(zhì)，當(dāng)其在聚合物體系中僅少量存在時(shí)，就可延緩或抑制聚合物氧化過程的進(jìn)行，從而阻止聚合物的老化并延長其使用壽命，又被稱為“防老劑”。溫室薄膜長期在光照和空氣下放置，很容易被氧化，因此應(yīng)在基材中加入一定量的抗氧劑。3.4.1 多功能團(tuán)抗氧劑及亞磷酸酯輔助抗氧劑 此類抗氧劑含多種官能團(tuán)，分子量及熔點(diǎn)相對(duì)較高，適用于要求較高溫度加工的工程塑料和耐候性的制品。重點(diǎn)產(chǎn)品列于表3-5。 表3-5 幾種重要的抗氧劑抗氧化劑種類抗氧劑330抗氧劑3114抗氧劑1790抗氧劑1425抗氧劑626化學(xué)名稱1，3，5-三甲基-2，4，