線型低密度聚乙烯（LLDPE）是以乙烯與α-烯烴（如1-丁烯）共聚得到的聚乙烯樹脂，其密度范圍為0.910～0.940 g/cm3。LLDPE薄膜的綜合性能優(yōu)異，具有良好的拉伸和撕裂強(qiáng)度，且耐寒、耐候性較好，是適合不同地區(qū)氣候條件被廣泛使用的通用薄膜（如農(nóng)膜、棚地膜等）材料。LLDPE的分子鏈通常呈線型結(jié)構(gòu)，主鏈上含有少量短支鏈結(jié)構(gòu)，幾乎沒有長支鏈，因此在結(jié)晶時分子間排列較規(guī)整，形成的結(jié)晶尺寸較大，導(dǎo)致其薄膜產(chǎn)品的沖擊韌性和抗穿刺性能較差，透光性也不如低密度聚乙烯。

茂金屬聚乙烯（mPE）是指茂金屬催化劑催化聚合得到的聚乙烯，其特點(diǎn)是相對分子質(zhì)量分布窄、分子鏈為長支鏈結(jié)構(gòu)且分布均勻，將其與普通LLDPE共混時可顯著改善LLDPE的強(qiáng)度、韌性和抗穿刺性能，并可提高薄膜透明性。但mPE存在生產(chǎn)成本高和不易加工等缺點(diǎn)，使其應(yīng)用受到一定限制。用輻照法可在聚乙烯分子鏈上生成活性自由基，并引發(fā)枝化反應(yīng)形成長支鏈，利用該方法制備的長鏈支化聚乙烯性能優(yōu)異，尤其是加工性能好。

采用γ射線對LLDPE進(jìn)行輻照處理得到輻照LLDPE（xPE）。用xPE和mPE分別與LLDPE共混改性制得抗穿刺LLDPE/xPE和LLDPE/mPE薄膜。利用DSC，GPC，SEM等方法分析了薄膜的抗穿刺性能。

一般認(rèn)為聚乙烯薄膜的抗穿刺力與其分子鏈上的支化鏈分布有密切關(guān)系，mPE的分子鏈上由于含有少量長支鏈，可提高材料性能，故常用于共混改性提高聚乙烯的抗穿刺性能。3種LLDPE薄膜的抗穿刺性能曲線見圖1。從圖1可看出，LLDPE/mPE薄膜的抗穿刺力相比LLDPE薄膜顯著提高。這是因?yàn)?，mPE更規(guī)整的鏈結(jié)構(gòu)及少量長支鏈改進(jìn)了LLDPE薄膜的抗穿刺性能。LLDPE/xPE薄膜的抗穿刺性能也明顯好于LLDPE薄膜，基本與LLDPE/mPE薄膜的抗穿刺實(shí)驗(yàn)曲線接近，這與xPE主鏈上形成了少量長支鏈的結(jié)論相吻合。

3種LLDPE抗穿刺性能曲線

厚度為30 μm 的3種LLDPE薄膜的抗穿刺性能，LLDPE薄膜的抗穿刺力為12.5 N。對于LLDPE/xPE薄膜，當(dāng)m（LLDPE）∶m（xPE）=90∶10時，LLDPE/xPE薄膜的抗穿刺力為12.7 N，較LLDPE薄膜僅提高了1.6%。這可能是因?yàn)?，xPE中的長支鏈含量較低，當(dāng)其用量較少時，其增強(qiáng)分子鏈纏結(jié)的效果還不明顯。隨xPE含量的增大，LLDPE/xPE薄膜的抗穿刺力先逐漸增大后略有減小。當(dāng)m（LLDPE）∶m（xPE）=80∶20時，LLDPE/xPE薄膜的抗穿刺力為14.4 N，較LLDPE薄膜提高了15.2%，說明xPE用量的提高可使共混體系中長支鏈明顯增加，體系中分子鏈纏結(jié)和晶區(qū)“系帶”增加，從而提高薄膜的抗穿刺性能。對于LLDPE/mPE薄膜，當(dāng)m（LLDPE）∶m（mPE）=90∶10時，薄膜抗穿刺力為14.5 N，較LLDPE薄膜提高約16.0％；繼續(xù)增大mPE的含量，薄膜的抗穿刺力變化不大。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，少量的mPE即可明顯提高LLDPE/mPE薄膜的抗穿刺性能，這是由于mPE的相對分子質(zhì)量分布更窄、分子結(jié)構(gòu)更規(guī)整、長支鏈較多且分布更加均勻。

薄膜的抗穿刺能

薄膜的抗穿刺能可更全面反映薄膜的抗穿刺性能。采用下式計(jì)算LLDPE薄膜的抗穿刺能：

E＝∫FD

公式中，

E為抗穿刺能，mJ；

F為抗穿刺力，N；

D為穿刺位移，mm。

3種LLDPE薄膜的抗穿刺能，當(dāng)m（LLDPE）∶m（xPE）=90∶10時，LLDPE/xPE薄膜的抗穿刺能為237.1 mJ，較LLDPE薄膜提高了10.5％ 。繼續(xù)增加xPE的含量， 當(dāng)m（LLDPE）∶m（xPE）=80∶20，m（LLDPE）∶m（xPE）=50∶50時，LLDPE/xPE薄膜的抗穿刺能分別為268.0 mJ和264.0 mJ，較LLDPE薄膜分別提高了24.9%和23.0%，即隨xPE含量的增大，LLDPE/xPE薄膜的抗穿刺能先增大后略有減小。對于LLDPE/mPE薄膜，當(dāng)m（LLDPE）∶m（mPE）=90∶10時，薄膜抗穿刺能為288.7 mJ，較LLDPE薄膜提高了34.5%；繼續(xù)增大mPE含量，LLDPE/mPE薄膜的抗穿刺能先略有減小后略有增大，總體變化幅度不大，說明mPE用量對LLDPE/mPE薄膜的抗穿刺能影響較小。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，雖然xPE和mPE中長支鏈的含量不同，但均可增加LLDPE分子鏈間的纏結(jié)和分子鏈間作用力，使薄膜在一定外力作用下不發(fā)生破壞形變的時間延長，因此延長了薄膜使用壽命。

試樣的GPC曲線，從GPC圖可看出，LLDPE的Mw=105 600，Mw/Mn=4.21；而xPE的Mw=113 600，且Mw/Mn=3.68，說明輻照是以枝化或偶聯(lián)反應(yīng)為主，使一部分低相對分子質(zhì)量的分子鏈接枝到主鏈上形成長支鏈，使Mw略有增大，且分布變窄，這說明薄膜抗穿刺性能的增加與LLDPE/xPE中低相對分子質(zhì)量部分含量的降低、長支鏈含量的增加密切相關(guān)。mPE的Mw＝116 400，相對分子質(zhì)量分布更窄，Mw/Mn僅為3.04，說明其低相對分子質(zhì)量部分含量相對較低，此外聚合形成的長支鏈分布也比較均勻，所以即使用量較少，LLDPE/mPE薄膜抗穿刺性能也能得到明顯改善。

熱性能的測試結(jié)果

3種LLDPE薄膜的DSC數(shù)據(jù)見表2。從表2可看出，隨xPE的加入，LLDPE/xPE薄膜的結(jié)晶溫度（Tc）較LLDPE略升高1～2 ℃，而熔點(diǎn)（Tm）以及熔融熱焓（ΔHf）均變化不大，說明xPE形成的長支鏈有可能起到一定的成核作用，促進(jìn)結(jié)晶生長，但很少量的長支鏈并不破壞LLDPE結(jié)晶形態(tài)的完整，因此熔點(diǎn)和結(jié)晶度幾乎不變。隨mPE用量的增加，LLDPE/mPE薄膜的結(jié)晶溫度和熔點(diǎn)均稍有下降，但熔融熱焓變化不大，這是由于mPE的相對分子質(zhì)量分布窄且短支鏈含量較低，因此影響了LLDPE的結(jié)晶成核過程，使其結(jié)晶過冷度（Tm-Tc）略微增加。一般認(rèn)為，LLDPE的熔點(diǎn)是由含共單體少的高相對分子質(zhì)量部分決定，mPE的熔點(diǎn)低于LLDPE，故LLDPE/mPE的熔點(diǎn)略有下降。

2.4 SEM的表征結(jié)果

與LLDPE薄膜相比，LLDPE/xPE和LLDPE/mPE薄膜均產(chǎn)生了更密集和更均勻分布的銀紋化，并逐漸擴(kuò)展成纖維化，直至薄膜最終發(fā)生破損斷裂。 

這是因?yàn)?，xPE和mPE中少量的長支鏈促進(jìn)了LLDPE分子鏈間的纏結(jié)，使其受到外力作用時可通過分子鏈解纏結(jié)、分子鏈間摩擦增大等更有效耗散外力作用，使薄膜的抗穿刺性能得以提高。而長支鏈分布越均勻，對外力作用的耗散也越明顯，薄膜的抗穿刺性能也越好。

3 結(jié)論 

1） xPE和mPE與LLDPE共混改性可提高LLDPE薄膜的抗穿刺性能。對于LLDPE/xPE薄膜，隨xPE用量的增大，抗穿刺力增大，當(dāng)m（LLDPE）∶m（xPE）=80∶20時，LLDPE/xPE薄膜的抗穿刺力為14.4 N，較LLDPE薄膜提高了15.2%。對于LLDPE/mPE薄膜，少量的mPE用量即可提高薄膜的抗穿刺性能，當(dāng)m（LLDPE）∶m（mPE）=90∶10時，薄膜抗穿刺力為14.5N，較LLDPE薄膜約提高16.0%。

2）當(dāng)m（LLDPE）∶m（xPE）=80∶20時，LLDPE/xPE薄膜的抗穿刺能為268.0 mJ，較LLDPE薄膜提高了24.9%。當(dāng)m（LLDPE）∶m（mPE）=90∶10時，LLDPE/mPE薄膜的抗穿刺能為288.7mJ，較LLDPE薄膜提高了34.5%。

3）xPE和mPE中均含有少量長支鏈，有利于增強(qiáng)分子鏈間的纏結(jié)，并提高分子鏈間的相互作用力，從而改善LLDPE薄膜的抗穿刺性能，延長薄膜使用壽命。

資料來源：薄膜通

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