第27卷第1期1999年1月 塑料工业
CHINAPLASTICSINDUSTRYVol27No1Jan1999
PVA对防雾PE膜的防雾性能的影响
李家政Ξ 王强
(河北工业大学化工系,天津300130)
研究了PVA对PE防雾膜的防雾寿命的影响。发现PE防雾膜的防雾寿命随PVA加入量的增加而增加,在加入量超过一定范围时,其防雾寿命开始下降。电镜照片对这一结果予以合理的解释。力学性能测试结果表明,加有PVA的
PE防雾膜在拉伸强度,直角撕裂强度,断裂伸长率等方面比未加PVA的防雾膜要小,但不影响其使用性能。
关键词:防雾膜 防雾性 PVA PE膜
长期以来,为了延长防雾膜的防雾寿命,人们从各个方面进行了多方面的探索,采用各种手段适当地延长了防雾寿命。在这方面的专利文献繁多〔1,2,3〕。本论文的工作是在防雾膜中加入一定量的PVA,并因此而大大地延长了防雾寿命。
在拉力试验机上按GB4455-94的要求测膜的
拉伸强度,直角撕裂强度及断裂伸长率。
将PE膜在液氮中进行脆性断裂,后在扫描电镜下观察其断面结构。
2 结果与讨论2.1 PVA加入量与防雾寿命的关系1 实验部分
1.1 试剂及设备
LDPE:MI=2.0g/min,荷兰产。防雾剂F-A,F-B,F-C,F-D,天津助剂厂生产;PVA(1750),天津
加速实验结果表明,PVA加入量与防雾膜的防雾寿命有一定的关系。图1绘出了在一定条件下PVA加入量与防雾寿命之间的关系曲线。
天河化学试剂厂产品;高速搅拌机,双螺杆挤出机,吹膜机,拉力试验机,皆国产;扫描电镜,日立H-800型。
1.2 造粒及吹膜
将PVA及几种防雾剂与PE粒料一起先经高速搅拌,然后用双螺杆挤出机挤出造粒,挤出机各加热区的温度如下:
I区,250℃;Ⅱ区,260℃,Ⅲ区,270℃;Ⅳ,280℃;
Ⅴ区,280℃;Ⅵ区,280℃;机头,275℃;熔体温度,265℃。
图1 PVA加入量与防雾寿命之间的关系曲线
(防雾剂的加入总量为2.0%,四种防雾剂的用量相等)
Fig1RelationcurvesofPVAcontentwith
anti2foggingproperty
造粒后,用吹膜机吹成膜,薄膜厚度0.1mm。吹膜机各加热区的温度如下:Ⅰ区,220℃;Ⅱ区,230℃;Ⅲ区,230℃;Ⅳ区,210℃。1.3 检验防雾寿命的加速实验
将防雾膜置于500mL烧杯口上,杯内放水约400mL,烧杯置于浴缸中以80℃水浴加热。这时防雾
可以看出,随着PVA用量的增加,开始时防雾寿
命随之延长,到PVA用量达1%左右时,防雾寿命达最大值。超过此用量后,防雾寿命开始下降。最大防雾寿命约是未加PVA时的近2倍。
上述曲线反映了PVA对防雾剂向膜表面迁移的影响的复杂性。小分子在PE膜内向外表的迁移受多
4〕
方面的影响,目前人们还不能完全弄清其机理〔。但膜是否具有防雾性应取决于单位时间内迁移到膜表面的小分子防雾剂的数量,只有当单位时间内迁移到膜
膜内表面有一层薄的水膜,一定时间后,膜内表面开始出现水珠。此时防雾性开始消失,记录下这个时间。从加速实验开始到这段时间视作加速实验防雾时间,它可间接地反映出农膜在实际应用中寿命的长短。1.4 力学性能测试及膜内部结构的观察
Ξ 作者简介:李家政,男,讲师。1996年获中国科技大学辐射化学硕士学位。主要从事辐射加工,辐射乳液聚合及新型应用
性塑料的研制。发表学术论文近十篇。© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
・42・塑 料 工 业1999年
表面的防雾剂达到一定的量时(以N表示),膜表面才
有足够的亲水性。这时水才能在其表面全面展开形成水膜。如果迁移到膜表面的防雾剂的量小于N值,则膜表面因亲水性不足而不具备防雾性。
对于一般的防雾膜,开始使用时由于其内部防雾剂含量较高,单位时间内迁移到膜表面的防雾剂的量也很高,远大于N值,此后膜内防雾剂的量逐渐减少,迁移到膜表面的防雾剂的量也逐渐减少,最后达到临界值N。其实,迁移向膜表面的防雾剂的量远大于N值,这对防雾剂是一种浪费,只须略大于N值即显示防雾性。如能抑制迁移的速度但仍使迁移向膜表面的防雾剂的量大于N值,将会延长防雾寿命。
PVA本身是大分子,在PE膜内很难向表面迁移。PVA上的羟基(-OH)会与防雾剂的亲水端很好地作用,从而抑制了小分子防雾剂向膜表面的迁移,但迁移量仍在N之上,此时防雾剂在膜内存留时间延长,从而延长了防雾寿命。但当PVA的加入量超过一定值时,因羟基太多而极大地制约了防雾剂向膜表面的迁移。这样在防雾膜使用一段时间后,即使膜内的防雾剂浓度还比较高,但因迁称太慢,当防雾剂迁移到膜表面的量小于N时,便显示不出防雾性了。因此,PVA加入量超过一定值时,其防雾寿命便开始下降了。2.2 加入PVA的防雾膜的结构分析
图2给出了两种防雾膜的脆性断裂电镜照片。可
以看出,在未加PVA的防雾膜中,加入的防雾剂在膜中分散成细小的相。B图中,由于加入了PVA,小分子分散相畴明显增大,而且小分子相常呈不规则的连续分布状态。说明PVA的确促使了小分子防雾剂的进一步聚集。这也更直接地说明了PVA与小分子防雾剂之间的作用。
2.3 PVA对PE膜机械性能的影响
下表给出了不同PVA的加入量对膜力学性能的影响。可以看出PVA的加入使防雾膜的各项力学性能略有下降,但仍远超过国标的要求,不影响其使用性能。
表1 PVA对PE膜力学性能的影响
Tab1EffectofPVAonmechanicalpropertiesofPEfilm
PVA质量,%
0
117.919.0111120565515
217.318.2103112542506
316.517.791103522478
15.817.187507462
拉伸强度/MPa横向纵向横向纵向横向纵向
直角撕裂强度/kN・m
-1
断裂伸长率
%
3 小结
加入PVA对PE防雾膜的防雾性能有较大影响,即在一定范围内随加入量的增加,防雾寿命随之延长,PVA加入量超过一定值,防雾寿命随之减小。因此,
为延长PE防雾膜的防雾寿命,PVA有一个最佳加入量,而这个最佳的加入量应随防雾剂的种类和防雾剂的加入量的不同而有所不同。力学性能测试结果表明,加入PVA后,PE防雾膜在拉伸强度、直角撕裂强
a b
图2 PE防雾膜的脆性断面电镜照片
Fig2TEMphotographofbrittlesections
ofanti2foggingPEfilma—未加PVA;b—1%PVA
度、断裂伸长率等方面略有下降。
参 考 文 献
1 李海帮.日本公开特许公报,平1-1656322 角田光雄.日本特许公报,昭39-211123 小石真纯.日本特开,昭60-26048
4 Eniko,Folds.etal.JVinylandadditiveTechnology,1997,3
(226):220
(本文于1998-09-07收到)
EffectofPVAonAnti2foggingPropertyofAnti2foggingPEFilm
LiJiazheng WangQiang
(DeptofChemicalEngineering, HebeiUniversityofTechnology)
Abstracts
TheeffectofPVAontheanti2foggingpropertyofPEfilmwasstudied.Theexperimentalresultsshowedthatthe
(下转第37页)
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第27卷第1期蓝方等:阻燃HDPE中氢氧化铝的表面处理和阻燃增效・37・
烛灯芯”原理加以解释〔3〕。而当ATH的填充量进一步增多时,阻燃作用即逐渐占主导地位,复合材料的燃速进一步下降,直到不延燃或离火即熄。2.4 热失重分析
有所提高。C22表面涂覆剂处理后的阻燃材料中的
ATH的热分解温度可达2℃,而材料基体的热分解温度也由HDPE纯样的437℃升高到465℃。添加了阻燃增效剂的阻燃材料,其耐热性改善的幅度更大。以ATH填充量为30%并添加红磷增效剂的材料为例。材料中的ATH的热分解温度为275℃,材料基体的分解温度为466℃。材料添加硼酸锌后,也可达到同样的目的。ATH填充30%,并添加适量硼酸锌的阻燃材料,其中的ATH的热分解温度可达2℃,基体材料的热分解温度可达460℃。
3 结论
1.C22处理HDPE/ATH阻燃体系的效果较令人
满意,C22可作为一种廉价的新型ATH表面涂覆剂。
2.ATH作为一种低效无机阻燃剂,要提高其阻燃
图2 HDPE/ATH的热失重曲线
Fig2TGcurvesofHDPE/ATH
1-HDPE;2-HDPE/ATH(质量分数以下同(30%)/红磷;3-HDPE/ATH(3%)/硼酸锌;4-HDPE/ATH(45%)/铝酸酯(4%);5-HDPE/ATH(45%)/C22(4%)
效果,改善其材料的力学性能,必须添加阻燃增效剂。
3.红磷及硼酸锌作为阻燃增效剂,其效果明显,显著提高了材料的热分解温度。参 考 文 献
1 Anon.•⁄,1981,29(10):532 张明善.阻燃材料与技术,1990,(1):11
3 HornsbyPR,WatsonCL1PlasticsandRubberProcessingand
Application,1986,6(2):165
(本文于1998-09-12收到)
用偶联剂和表面涂覆剂处理后的ATH的耐热性在阻燃体系中有较大的提高。通过热失重测试结果(如图2),可以看出阻燃材料中的ATH的热分解温度
TreatmentandSynergismofATHinFlame2retardantHDPE/ATHLanFang ChenNing CaiLiaoyuan ZhangJibing XiangMing
(ResearchInstituteofPolymerMaterial,SichuanUnionUniversity)
Abstracts
Aluminumtrihydrate(ATH)wasusedtoimprovetheflameretardanceofHDPE,andATHwastreatedbycou2plingagents,suchasaluminateandphthalate,andself2preparedphosphateandC22,toimprovethesynergismanddis2persionofATHinHDPE.Theresultsoftensile,impactandflametestsofHDPE/ATHshowedtheHDPEcontainingtreatedATHhadbetteroverallproperties,especiallythetoughness,thepreparedphosphateandC22 hadverygoodeffectonthepropertiesofHDPE/ATH.TheuseofflameretardantsredphosphorousandzincboratecouldimproveobviouslytheflameretardanceofHDPE/ATH.TheresultofTGshowedwhenATHwastreatedbycouplingagent,theheatresistanceofHDPE/ATHwasimproved,resultinginincreasingofdehydrationtemperaturefrom220℃to270℃～280℃.
Keywords:HDPE AluminumTrihydrate FlameRetardance SurfaceTreatment
FlameRetardanceSynergism
(上接第42页)
anti2foggingservicelifeofthefilmincreasedwiththeincreaseofPVAcontent,butdecreasewhenthePVAcontentin2creasedtoacertainlevel,andthiswasexplainedbyTEMphotographs.ThemechanicalexperimentalresultsshowedthatPVAhadalittleeffectonthetensilestrength,rightangletearstrengthandelongationatbreak,andhadnoharmfuleffectontheapplicationofthefilm.
Keywords:Anti2foggingFilm Anti2foggingProperty PVA PEFilm
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