聚乙烯是塑料包裝制品使用量最大的一類包裝原料,由于它是由石油加工過程中產(chǎn)生的裂介氣體中的乙烯為原料聚合而成的,乙烯單體無毒,因而各類聚乙烯原料中,即使含有200~300ppm的乙烯單體,仍舊是無毒的聚合物,可使用于同各種食品及藥品直接接觸的包裝場合。各類聚乙烯的熔融溫度和熱分介溫度(315℃以上)之間相差較大;熔融流動性較好,因而各類聚乙烯的熔融可加工成型性較好,可以使用塑料成型的擠壓、注射、壓縮、吹塑等方法來生產(chǎn)各種包裝制品。各類聚乙烯都是非極性聚合物,它們之間有良好的相容性,可以互相間以任何比例組合成共混物,以改善性能。由于各類聚乙烯的熔融溫度都比較低,且有高度的熱粘合性,因此,在軟塑包裝中,常使用聚乙烯作包裝的熱封材料?! 【垡蚁┯泻芏喾N,通常按工業(yè)化出現(xiàn)的年代來分有1939年工業(yè)化的第一代聚乙烯,即:高壓法聚乙烯(低密度聚乙烯)、1953年工業(yè)化的第二代聚乙烯,即:低壓法聚乙烯(高密度聚乙烯)、1977年工業(yè)化的第三代聚乙烯,即:線性低密度聚乙烯(LLDPE)、1984年工業(yè)化的第四代聚乙烯,超低密度聚乙烯(VLDPE),以及1958年工業(yè)化的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)和20世紀(jì)90年代出現(xiàn)的茂金屬聚乙烯(MPE)。嚴(yán)格說來上述聚乙烯在生產(chǎn)過程中,有的添加了少量的4碳或8碳的α烯烴作為共聚單體,但由于α烯烴使用量很少,所以還保持了聚乙烯的不少特性。(一)低密度聚乙烯(LDPE) LDPE的特性是:(1)LDPE是密度為0.91~0.925g/cm3的白色蠟狀顆粒狀固體,無味無嗅無毒;(2)LDPE是典型的結(jié)晶型聚合物,結(jié)晶度為55%~65%,熔點為105~126℃;(3)LDPE是非極性材料,易帶靜電,表面能低,因而在印刷、復(fù)合前應(yīng)進(jìn)行電暈處理,以提高表面能,加工過程中,應(yīng)注意防靜電,避免靜電積累影響制品質(zhì)量或電火花放電,引起火災(zāi);(4)LDPE透明性優(yōu)良,熱封性優(yōu)良,可廣泛用于透明低溫冷凍包裝制品的生產(chǎn);(5)LDPE阻濕性優(yōu)良,是制作干燥食品或需要良好防潮物品包裝的優(yōu)質(zhì)原料。但LDPE阻氣性大,易透過各類氣體;(6)LDPE雖有一定的耐油脂性,但其耐油脂性和耐有機溶劑性不如聚丙烯,因此,當(dāng)厚度小時,不適宜長期放置汽油、酒精、油脂等。使用LDPE時,最好厚度應(yīng)超過50mm;(7)LDPE具有易燃性,燃燒時,火焰無煙無色,且有燒滴現(xiàn)象并有蠟燭氣,是鑒別的一個特點。 LDPE擠出吹膜時應(yīng)選擇熔融指數(shù)(MI)為2~6g/10min的吹膜級粒子,不僅有良好開口性,還有良好熱封性。擠出機均化段溫度在150~180℃,吹脹比2~3。牽引比應(yīng)與吹脹比平衡。擠吹或注吹中空容器時,選擇MI小于2g/10min的擠吹級或注吹級的LDPE粒子,大于2g/10min的粒子易產(chǎn)生瓶子的厚薄不均或根本吹不出好的容器。擠出流涎LDPE膜時,一般選用8~15g/10min的MI,太高的MI膜強度太低,擠出溫度視流涎膜用途而定,如果為熱封用,則溫度不要超過200℃,如果為復(fù)合用,為了提高PE同其它基材的擠復(fù)牢度,可提高到300℃甚至更高的溫度,但超過315℃以上時,時間不能太長,避免分介加大,性能降低。(二)中密度聚乙烯(MDPE) 中密度聚乙烯是密度為0.926~0.94g/cm3,與LDPE有相同性能的一種聚乙烯,由于密度的提高,MDPE的結(jié)晶度高達(dá)70%~80%,而密度和結(jié)晶度的提高,則提高了MDPE熔融溫度、制品的硬度和強度。MDPE處于LDPE和HDPE之間。應(yīng)當(dāng)指出PE也有用壓延方法成型成片材和薄膜的,但是由于LDPE熔融流動性太好,因此,壓延加工都用于PE的填充改性材料中,如:片材用于真空吸塑包裝制品時。(三)高密度聚乙烯(HDPE) 高密度聚乙烯(0.94~0.965g/cm3)的剛性、強韌性、機械強度、耐溶劑性、耐應(yīng)力開裂性都比LDPE好。由于MI<1g/10mm的HDPE有很高的強度,因此,用于垃圾袋是吹膜級HDPE的重要用途之一,熔點126~136℃,結(jié)晶度超過90%?;剞D(zhuǎn)成型用HDPE可以選用MI3~20g/10min的粒子或粉末,生產(chǎn)大型高強度的包裝容器。注射周轉(zhuǎn)箱可以用MI為30~50g/10min的HDPE。HDPE成型溫度為180~250℃。HDPE特點是強度很高,透明性差。(四)線性低密度聚乙烯(LLDPE) LLDPE除了具有LDPE的一些特性外,它還有以下幾個特點:(1)LLDPE具有極好的熱封性,雖然LLDPE的熔融溫度比LDPE要高5℃左右,但LLDPE的熱封性具有良好的似離子性能,即:像離子型聚合物surlyn那樣,熱封面即使有嚴(yán)重的污染,仍舊有高度的熱封強度;熱封時溫度只要高于起始熱封溫度就可有高熱封強度,而一般的塑料,如:LDPE熱封溫度愈高,熱封強度愈大,因此,如用LLDPE為熱封材料,可只需使用較低的熱封溫度就可達(dá)到高度可靠的熱封強度,適宜于高速熱合機使用;(2)LLDPE的熔融粘度相當(dāng)?shù)卮?,是LDPE的10倍,而且LLDPE的熔融粘度對溫度不敏感,而對加工應(yīng)力的敏感性則很強,這就是說LLDPE不能用提高溫度的方法來降低粘度,而只能用提高加工的速度,即:提高剪切應(yīng)力的方法來提高熔融流動性,因此,加工LLDPE的螺桿設(shè)計是特殊的,主電機的功率往往是LDPE的2倍以上。我們常常用50%的LDPE+50%LLDPE的混合料來改善二者的性能,并使之可以在加工LDPE的設(shè)備上加工LLDPE。(五)茂金屬聚乙烯(mPE) mPE同以上的各類PE不一樣,它不是用一般的ziegler-Natta催化劑聚合而成的,而是用二茂基氯鋯和甲基鋁氧化物組成的新型催化劑生成的。特點是具有LLDPE同樣的性能,同時也可以用提高溫度,或提高剪切力的方法來提高流動性。它在塑料包裝上一問世就得到廣泛的應(yīng)用。(六)超高分子量聚乙烯(UHMWPE) UHMWPE是分子量超過100萬的一種聚乙烯,由于分子量特別高,其熔融流動性幾乎為零,不適宜一般加工設(shè)備來加工,而只適宜于采用熱壓法或者冷壓燒結(jié)法加工,現(xiàn)在利用其加入其它PE的摻混法用擠出法也可擠出,目前除了使用于包裝容器外,還很少作其他用途?! ≡诰垡蚁┑呐浞皆O(shè)計上應(yīng)注意以下幾點:(1)各類聚乙烯及其乙烯共聚物。如:乙烯同醋酸乙烯酯(EVA)、乙烯同乙烯醇的共聚物等均有良好的相容性,因此可以共混改性以改善共混物的性能;(2)同一種產(chǎn)品型式,例如:薄膜,可以用多種生產(chǎn)工藝制造。同一種原料,因生產(chǎn)工藝的不同,制得的產(chǎn)品性能上是會有很大差異的;即使同一種產(chǎn)品同一種原料和生產(chǎn)工藝,使用的工藝參數(shù)不同,產(chǎn)品的性能也會有差異,因此,在注意生產(chǎn)配方、工藝外還應(yīng)注意到生產(chǎn)中的溫度,剪切應(yīng)力,拉伸比等參數(shù);(3)當(dāng)使用橡膠與塑料共混改性時,最好使用粉末狀的橡膠,或者應(yīng)使用雙輥煉膠機充分與塑料混煉,后切粒再生產(chǎn),否則橡膠不易分散入塑料中,而在使用功能性材料如:填充劑,抗氧劑,抗靜電劑等改性時,最好使用母料,以達(dá)到更加均勻的添加效果;(4)配方的重要原則是在全面滿足制品使用要求的情況下使用價格最便宜,生產(chǎn)方法最簡單的工藝?! ∷芰系母男杂谢瘜W(xué)改性和物理改性,共混配方是一種物理改性,層合(Lamination)也是一種改性。即使是二種完全相容的材料,也應(yīng)當(dāng)充分混合均勻才能有良好效果。共混物的性能是二個完全相容的物質(zhì)的性能同它在共混物中的重量百分?jǐn)?shù)的乘積之和。 周祥興 來源:廣東包裝
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