（轻工技术与工程专业论文）bopp高速生产线原料加工适应性比较.pdf

摘要 摘要 对所选国内外原料进季亍性能测试，结合相应试验制得的b o p p 薄膜进行力学性能测 试对比，并分析生产时的成膜性、稳定性等，揭示相互问的内在规律，不仅对国内b o p p 专用料石化企业的生产具有一定的指导意义，而且对国内b o p p 薄膜生产厂家芷确选用 原料，以使生产设备处于最佳生产状态和获得优质的产品，也是很有意义的。经本文研 究，有如下结论。 ( 1 ) 总昀来讲，国产料在所产薄膜综合性能方面与进口原料相比还是有差距的， 国内石化企业应投入一定的人力物力进行研究，特别是借鉴豳外原料研发经验，同时与 薄膜加工企业紧密合作，以缩短原料水平与国夕 的差距，进而赶超国际先进水平。 ( 2 ) b o p p 薄膜所选原料的熔体流动速率一般在2 7 3 。6 l o m i n 之间，由于生产线 速度越来越快，m f r 的选择有提高的趋势，应根据不同的应用选择最佳的m f r 。 ( 3 ) b o p p 专用料的拉伸强度、弯蓝模量越大，生产出来的薄膜就越挺括，一般来 说薄膜相应的拉伸强度、弯曲模量也越大。 ( 4 ) 一般比较适合b o p p 薄膜生产的原料规整度为9 4 9 8 ，其中无规体的比 例为2 6 。有的书上仅仅分析等规度，理由是问规体所占比例很小，但通过本文核 磁共振分析，闻规体所占比例不容忽视，仪分析等规体比例可能会带来错误的结论，本 文分析基于等规体、闻规体所占的总比例，即立构规整度。 一般来讲，立构规整度越高，薄膜力学性能越好，但立构舰整度过高，则影响薄膜 的成膜性，破膜次数会增多。无规体适量比例存在，是有好处的，在聚合物中可起肉部 润滑剂的作用。囡外一些原料加入乙烯小分子物充当分子链内部润滑剂的方法，值得我 们研究和重视。 ( 5 ) 高速b o p p 薄膜生产线( 速度3 0 0 删，m i n 以上) ，相对分子量分布基本上控制 在5 。叫o 之间，随着生产线速度的提高，相对分子量分布比值的控制有提高的趋势。 应根据生产速度的具体要求，将b o p p 专用料的相对分子量分布控制在适当范围。 ( 6 ) 要生产高质量的薄膜，首先要选择适宜的b o p p 主料，还要正确选择辅料( 本 文未涉及) 和合适的工艺控制，同时对各个生产工序要严格控制和管理。 关键词：b o p p ；国产原料；进口原料；高速生产；工艺稳定性；薄膜性能 a b s t r a c t a b s t r a c t c 锄yo nt h ep e 墒肌a n c et e s t i n gt ot h es e l e c t e dr a wm a t e r i a l sa th o m ea n da b r o a d a l s oi t c o r r e s p o n d st ot h et e s ts y s t e mi nt h em e c h a n i c a lp r o p e r t i e so fb o p pf i l mc o m p 撕s o nt e s t ， a n da i l a l y s i st h em e m b r a n ef o m l e da n dt h es t a b i l i t yo ft h ef i l mi np r o d u c t i o n a c c o r d i n gt 0 t h er e s u l t ，i tc a l lr e v e a lt h em u t u a li n h e r e n t l a w n o to n l yc e n a i ng u i d es i 朗i f i c a n c ef o r d o m e s t i cb o p pc o m p o u n dp r o d u c t i o no fp e t r o c h e m i c a l 肌t e 印r i s e s ，b u ta l s oo f 毋e a t s i g n i f i c a j l c ef o rd o m e s t i cb o p pf i l mm a n u f a c t u r e r sc h o o s em ec o n e c tr a wm a t e r i a l sa l l d p r o d u c t i o ne q u i p m e n ti nt h eb e s ts t a t eo fp r o d u c t i o n 嬲w e ua sa c c e s st oh i 曲- q u a l i t yp r o d u c t s a r e rt m ss t u d y ，m ef o l l o w i n gc o n c l u s i o n sc a i lb eo b t a i n e d ( 1 ) g e n e r a l l ys p e a l ( i n g ，t h em a t e r i a l i nt h ep r o d u c t i o no fd o m e s t i cf i l m sc o m p r e h e n s i v e p e o m l a n c ec o m p a r e dw i t hi m p o r t e dr a wm a t e r i a l s ，m e r ei sag a p t h ed o m e s t i c p e t l o c h e m i c a le n t e 印r i s e ss h o u l di n v e s ts o m er e s o u r c e sf o rr e s e a r c h ，e s p e c i a l l yr e s e 鲫c ha i l d d e v e l o p m e n to fr a wm a t 鲥a l s 丘o ma b r o a de x p 嘶e n c e a tn l es 锄et i m e ，w o 出n gc l o s e l y w i t hf i l mp r o c e s s i n ge n t e 印r i s e st or e d u c em eg a pa 1 1 dt h e nc a t c hu pw i me v e i ls u 叩a s st 1 1 e a d v a n c e di n t e m a t i o n a ll e v e l ( 2 ) r a wm a t e r i a l st h a ts e l e c t e dt ob o p pf i l m sh a v em e l tf l o wr a t eg e n e r a l l yb e t w e e n2 7t o 3 6 l0 m i n a st 1 1 er a t eo fp r o d u c t i o nl i n e sb c c o m ef b t t h et r e n do fm f rc h o i c ee 1 1 1 1 a l l c e s a c c o r d i n gt ot h ed i f j 陆e n ta p p l i c a t i o n sd e t 锄i n et h eb e s tm f r ( 3 ) t h em o r eb o p pc o m p o u n dt e n s i l es t r e n 劬a n df l e x u r a lm o d u l u si s ，m em o r et h ef i l m 嘶s p n e s sp r o d u c e s g c n e r a l l ys p e a i 【i n g ，f i l mt e n s i l es 仃铋g ma i l dn e x u r a lm o d u l u sc o 玎e s p o n d 粤e a t e r ( 4 ) m o r e s u i t a b l ef o rb o p pf i l mp r o d u c t i o nr e g u l a r i t yo ft h er a wm a t e r i a l si s9 4 t o9 8 t h er a t i oo fr a n d o mi s2 t o6 s o m eb o o k s j u s ta l l a l y s i so fm er e g u l a t i o no nt h eg r o u n d s t h a tt h ep r o p o n i o no ft h es y i l d i o t a c t i ci ss m a l l b u ta c c o r d i n gt ot h ep a p e rn m r a i l a l y s i s ，m e p r o p o r t i o nb e t w e e nm es y i l d i o t a 嘶cb o d i e ss h o u l dn o tb en e 百e c t e d o n l yt h ep r o p o r t i o no f t 1 1 er e g u l a t o r ya n a l y s i sm a yl e a dt ow r o n gc o n c l u s i o n s t i l i sp 印e rb a s e do nt h ea n a l y s i so f s u c hr e g u l a t i o na 1 1 ds y n d i o t a c t i cp r o p o n i o no fm et o t a l 廿l a ti st a c t i c i t y g e i l e r a l l ys p e a k i n g ，m eh i 曲e rt a c t i c i t y ，t h eb e t t e rm em e c h a l l i c a lp r o p e r t i e so ft h ef i l m s ， b u ti ft h et a c t i c i t yi st o oh i g h ，t h e ni tw i l le f f e c tm e m b r a n ef o 蛐e do fm ef i l m ，a n di n c r e a s e t h e 矗e q u e n c yo fm p t u r eo fm e m b r a n e t h ee x i s t e n c eo fm e r a l l d o ma p p r o p r i a t er a t i oi s g o o d i tc a np l a yt h er 0 1 eo fi n t e m a l l u b r i c a n ti nt h ep 0 1 y m e r s o m ef o r e i g nu s et h em e t h o do f a d d i n ge t h y l e l l es m a nm o l e c u l e st or a wm a t e r i a l sa sm o l e c u l a rc h a i no fi n t e m a l l u b r i c a t i o n ， w es h o u l ds t u d ya n da t t e n t i o n ( 5 ) h i g h - s p e e db o p pf i l mp r o d u c t i o nl i n e ( s p e e do f3 0 0m m i no rm o r e ) ，m er e l a t i v e m o l e c u l a rw e i g h td i s t r i b u t i o ni sk 印t5 ot o6 o w i mt h es p e e do f m e p r o d u c t i o nl i n e ，m e r e l a t i v em o l e c u l a rw e i 曲td i s t r i b u t i o nr a t i oi m p r o v e dm ec o m r o lo ft r e n d a c c o r d i n gt om e s p e c i 6 cr e q u i r e m e n t so ft h es p e e d ，m er e l a t i v eb o p pc o m p o u n dm o l e c u l a rw e i g h t d i s t r i b u t i o nc o n t r o l t om ea p p r o 研a t ee x t e n t 1 1 a b s t r a c t ( 6 ) l no r d e rt 0p r o d u c eh i g hq u a l i t yf i l m s ，w em u s tn o to n l yc h o o s et h es u i t a b l eb o p p 。x c e l ，b u ta l s ot 1 1 ec o n e c tc h o i c eo fa c c e s s o r i e s ( n o tc o v e r e di nm i sp 印e r ) a n da p p r o p r i a t e l e c h o l o g y 羲秘0 1 a | 氇es 瓣el i m e ，饿ev a 蠢o u sp d 毽c 专i o np 玛e e s s e sm 毽s 专b es 龟r 主c 蜒y c o n t r o l l e da n dm a n a g e m e n t k e y w o r d s ：8 0 p p ，d o m 然l i cm a 耄e r 主a l s ，i m p o r 乏m a 砥a l s ，h i 曲一8 p e e dp 鳓d u c t i o n ，p c e s s s t a b i l i t y f i l mp r o p e n i e s l | 董 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文 中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人为获得江南 大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 签名： 堕监日 期二pp 啮二腮二协凰 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规定： 江南大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文， 并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 签 名： 醢蟹 导师签名： 日 期： 甲w t l 绪论 第一章绪论 l 。l 研究背景、嚼的及意义 在生产塑料薄膜翦，酋先就是选定原材料，仔细梭查翻确定各释藏材料懿基本特性 是否符合要求，网前，世界上一些大的薄膜生产厂，几乎都建立了自己的原料生产线， 使罴鸯邑生产的专震树瑟，焉我嚣大多数的薄膜生产厂仍然默选购原料进行热王失主， 这样所选原料的性能和质爨及稳定性将非常重要。国际上的b o p p 薄膜专用料生产商为 满足b o p p 薄膜性能其渐提高、市场使震范隧冀渐推广、生产线速度裹速纯发展的要求， 积极开发和推广了各种牌号的b o 即薄膜专用料。 我国九十年代以前还没有生产b o p p 薄膜专用原料，国内生产线原料大多采用进口 原料或用其楚原料替代，丽露蠹磊化企监由于对b g p p 行监快速发震认识不是，也没毙 及时研发b o p p 薄膜专用料。九十年代以后特别是进入2 l 世纪，国内b o p p 薄膜生产 规模快速发震，健生产原料严重依赖迸蜀，进货周期长，占用资金大，价格较高，严重 影响了b o p p 薄膜生产企业的发展。研制和试用国产b o p p 薄膜专用料，成为当务之急， 也使b o p p 薄膜生产企业秘国内化企业炎了共同发展携起手来，研制租开发国产 b o p p 薄膜高速专瘸料。 目前，国内多家石化企业开发了b o p p 薄膜专用料，但由于国内生产b o p p 薄膜专 耀料鲶石纯企监生产工艺、设备及篱理存在差异，生产历史较短，生产技术还有德完善， 所以所产原料也各有其使用特性或局限性，因此，原料的使用并不是随便买来就能用好 酶，包括国外进鼹原料，都要进行生产试震和进行相应赫工艺调整，并根据原料试尾性 能来生产不同规格或不同用途的薄膜。 由于较薄薄膜市场的需求，特别是生产线提速以提高生产效率的需要，对薄膜的质 量帮生产稳定性要求越来越离， 嚣原料对薄膜质量和生产稳定静影响是菲常重要躲，因 为即使在生产最简单的单层塑料拉伸薄膜时，通常都需要使用2 3 种原料( 如空白切 片、含改性添翔剂黪母切片，匿收料 ，丽所有麴原材料又直接影酶着薄膜的枫械、热 、电、光学等性熊和薄膜的表观质量，并与薄膜的成型加工性能有密切关系，所以有必 要进行分析探讨和经验总结，考虑到b o p p 主原料粒子对薄膜的生产和性能影响较大， 本文主要讨论不溺的8 。p p 主料造成的影响，其余辅料或生产条件尽可能相似，以增加 可对比性。 熏2 国或外研究状况 1 2 1 双向拉伸塑料薄膜的禽义，范阑和品种 本文讨论使瘸平面双翔挝摔法生产薄膜懿技术，该法是将离分子聚合物黪熔体遥过 狭长机头制成片材或厚膜，然后在专用的拉伸机内，在一定的温度和设定的速度下，分 步在垂直的甄个方向上( 缴彝、横陡) 进彳亍的拉 睾，并经过适当的冷却、热处理或特 殊的加工( 如电晕，涂敷等) 制成的薄膜。 平面双向拉伸薄膜品种很多，许多结最型聚合物或非结晶型聚合物都可拉伸成膜。 江南大学专业硕士学位论文 目前，已经实现工业化生产的双向拉 审塑料薄膜的品种有以下几种：聚丙烯( b o 卵) 、聚脂( 聚对苯二甲酸乙二醇脂，简称b o p e t ) ，聚酰胺( b o p a ) 、聚苯乙烯( b o p s ) ，聚酰迈胺( 尼龙，简称p 1 ) 等。8 0 p p 律先双匙拉俘薄膜中最大的品种，透年来发展 很快，也是本文研究的主要对象。 1 2 。2 平萄双向拉伸塑料薄膜拉伸展骑特点及其牲能 在生产双向拉伸塑料的过程中，由于聚合物在纵横两个方向上经历了一定的拉伸， 改变了分子或链段的排列，因此，拉伸薄膜的主要性能比非拉伸薄膜有明显地变化， 具体表现如下。 ( 1 ) 薄膜的挝伸强度、弹性模量明显增加 一般来讲，拉伸薄膜的拉伸强度要毙未拉伸薄膜的强度离3 5 倍。 ( 2 ) 冲击强度和耐弯曲性增大 拉伸后薄膜的冲击强度和耐弯曲性能可以增加几倍至几十倍，b 0 p p 薄膜笼为突出。 ( 3 ) 耐寒、耐热性提商 可在温度相差较大的条件下长期使用，不致过早脆裂或变硬。 糟) 折射率增加 表厩光泽度提高改善了薄膜的透明度。 ( 5 ) 增加幅宽，减薄厚度 通过双向拉伸作用，得到了幅宽和厚度符合要求的薄膜，增大了薄膜( 厚片) 面积。 ( 6 ) 提高薄膜表面质量 经过特殊处理，可提高薄膜表面质量，例如能够提高薄膜表面的平滑性，平整性、 尺寸稳定性、滑爽性，耐磨损性。还可减少薄膜的热收缩率。 ( 7 ) 提高薄膜电绝缘性 拉伸后薄膜表面静电明显增加，绝缘性增强。 l 。2 。3b o 即薄膜的发展和应月 上世纪五、六十年代，b o p p ( 双向拉伸聚丙烯) 薄膜作为纤维薄膜的替代品在市场上 得到了发展，由于b o p p 薄膜具有质轻、透明、无毒、防潮、透气性低、机械强度高等 优点，发展很快，目前b o p p 薄膜已发展成为塑料薄膜包装材料市场上的主要包装材料， 广泛应用于食品、医药轻化、烟草等领域。除以上传统的应用领域外，b o p p 薄膜还迅 速发展了自己的市场和特殊产品，如电容膜、印刷膜、复合膜、胶带膜、普逶热封膜、 珠光膜、烟膜、合成纸、镭射膜等。特别是在软包装的食品包装中，b o p p 薄膜非常具 有成本效应，它具有清晰光泽的表面，b o 盼膜经电晕处理后，有良好的印刷适应性，可 以套色印刷而得到精美的外观效果，因而常用作复合薄膜的面层材料，可用作多种颜色 印刷，具有保鲜、阻透1 生等多种功能，以及低廉的价格，在包装界被誉为“包装皇后。 据有关报道，2 0 0 1 年全球b o p p 薄膜产量达到了3 0 8 万吨，2 0 跖年预计将达至g4 5 0 万吨。中国b o p p 薄膜实际产量在2 0 0 5 年也已超过1 3 0 万吨，预计2 0 0 6 年实际产量将 接近1 4 0 万吨，占邀赛总产量豹份额将达3 l 左右，已超过欧洲屠世界第一；而且中国 2 绪论 生产的b o p p 薄膜出口凿际市场的份额也越来越大，对世界薄膜包装材料市场的影响同 益显著。 爱麓，b o p p 薄膜的厚度最薄约2 u m ，搬据震产要求，最厚豹薄膜可达1 0 0 黼以上， 超过2 0 0 u m 的b o p p 膜般称为b o p p 片材。通常用于电容器绝缘材料的b o p p 薄膜厚 度约2 1 5 u 毽，钮装用b p 薄膜厚度约1 6 6 0 u 骧，但霉翦包装薄膜随羲包装减量化的趋 势，1 2 1 8 u m 左右的超薄b o p p 薄膜用量在逐渐增加。 早期的双向拉伸薄膜生产线幅宽较窄，速度较慢，直到上世纪术，很少有生产线幅 宽超过6 米，速度超过3 0 0 米分；僵近年 聚，随着技术和市场的发展，国内大型双向拉 伸薄膜生产线的建设方兴未艾，目前最大幅宽已超过1 0 m ，最高生产速度已高达4 5 0 m 豢主n 。虽然我圜的8 0 蹭生产设备从? 0 年代开始就有人在研制，但善于制造条件熊限 制，直到现在仍来形成规模生产，绝大部分的生产线都是由困外全套引进，并由国外制 造商保证生产线和产品的运行验收。比较知名的b o 即生产线有德国奄鲁克纳公司、法 国d m t 公司、日本三菱重工公司等。 1 3 本课题试验条件 国内b o p p 薄膜龙头企业江苏中达集团在b o p p 高速原料适应性试用这一领域走在 了前列，早在2 0 0 0 年，集团所属b o p p 薄膜公司不光对各种国外公司的原料进行了试 用，也逐渐开始试用国产原料代替进瑟原料。 江阴美达新材料有限公司是江苏中达新材料集团有限公司控股的子公司，具有两条 2 0 0 2 年投产的幅宽8 。3 米8 0 p p 薄膜生产线：生产薄膜厚度范墨1 2 u 搬至4 5 u 难，薄膜结 构是a 融或a b c 结构，最大线速度4 5 0 米分，该设备系全套引进日本三菱重工最新生 产线，是当代世界一流水平的b o p p 薄膜专用生产线，年产b o p p 薄膜近六万吨，品种有 8 0 弦包装复合膜、印劂膜，胶带膜等，2 0 0 7 年实现销售额透9 亿元。 江阴美达公词自2 0 0 2 年投产以来，产品质量稳定，在同行业中享有盛誉，但和b o p p 生产同行面临的闯题一样，生产所用原料最初一直依赖进口原料，由于供货期长，价格 较高，制约了公司生产，自2 0 0 3 年以后，公司积极配合国内b o p p 原料生产企业，在公 司生产线上进行试用和摸索使用工艺，成功扩大和使用了b o p p 国产原料，目前国产原 料使用比例己超过进口原料，通过合作攻关，国产b o p p 高速原料的质量也在得到不断 提高，本论文对此进行了总结和探讨。本人所在工作单位江阴美达公司，有幸也参与了 一些与溺内石化企业就高速原料合作开发和试用的王 乍，因此对试焉工作作一总结，不 仅对国内b o p p 专用料石化企业的生产具有一定的指导意义，同时对国内b o p p 薄膜生 产厂家正确选用原料，以使生产设备处于最佳生产状态和获得优质的产品，都是很有意 义的。 1 4 课题研究主要目的与内容 本试验选择园内外通用原料，通过对原料外观、熔体流动速率( m f r ) 、维卡软化 点及熔点、相对分子量与相对分子量分布、立构规整度、鱼眼杂质灰分、b o p p 专用料 3 江南人学专业硕十学位论文 的力学性能等进行分析对比，同时对比分析相应生产的薄膜性能，来指出各原料的优缺 点，从而得出结论。压强度的理论公式，并研究了不同工艺条件的影响：周祝林进针对 纤维增强材料蜂窝，对碳纤维复合材料蜂窝央层结构侧压强度进行了理论计算；王飞针 对铝蜂窝结构，采用结构代表胞元模型，数值模拟了在不同相对密度范围的单型铝蜂窝 结构在单向压缩过程中的变形、失稳和破坏现象。 4 斌验材料与方i 去 第二章试验材料与方法 2 。l 试验原料选择 为了更好的比较和选择，拟将国内普遍使用的进口原料与国产原料放在一起比较。 本试验所选用的不同牌号b o p p 专用料有： 表2 一1 原料厂家酌豫专鲻料牌号及编号 t a b 2 一lb 0 p ps p e c i a lm a t e r i a la n ds e r i a ln u m b e ro fr a wm a t e r i a l sp r o d u c e r 序号原料厂家及牌号编号 l韩国s k 公司的 2 3 0 wl 撑 2 韩匿p m c 公司的 重p 4 2 5 j 2 撵 3b a s e l l 公司的s 2 8 c3 撵 4 上海石化公司的f 2 8 0 s删 5扬子石佬公司的f l 0 2 b5 孬 6 沙特阿拉伯的5 2 1 p 6 撑 7齐鲁石化公司的t 3 6 f7 撵 8 九江石化公司的t 3 6 f 8 撑 9 日本出光公司的f 3 0 0 s p 9 栉 l o台湾塑胶公司的f 2 0 0 3l 麟 2 2 试验主要仪器静条件 2 2 1 主要仪器 以下对试验仪器进行列表显示。 5 江南人学专业硕十学位论文 表2 2 试验仪器名称及产地 t a b 2 2t h en a m eo fi n s t r u m e n t sa n dt h e i rp r o d u c i n ga r e a 序号 仪器名称产地 l 6 5 0 0 型熔体流动速率仪意大利 2 6 5 2 0 型热变形维卡仪意大利c e a s t 公司 3 t i r a t e s t2 7 0 2 5 型万能材料试验机德国 4 r e s i l e 2 5 型塑料冲击仪意大利c e a s t 公司 5 x h i 卜1 5 0 型洛氏硬度计国产 6 l7 6 0 型傅立叶变换红外光谱仪美国p e 公司 7 t a 一2 0 0 0 型热分析仪 美国杜邦公司 8 p l g p c 2 2 0 型高温液相凝胶色谱仪英国 9 f x - 一9 0 q 型核磁共振光谱仪 日本 1 0a r e s 旋转流变仪 美国 1l m i l l i t r o n12 0 2 d 厚度测试仪 德国 1 2 刚垤2 1 4 5 切片仪德国 1 3 b i n d e r 恒温箱德国 1 4 b v g a r d n e r 光泽度测试仪德国 1 5 j a 6 10 0 1 电子天平德国 2 2 2 试验条件 江苏中达集团美达公司具有两条2 0 0 2 年投产的幅宽8 3 米b o p p 薄膜生产线：生产 薄膜厚度范围1 2 u m 至4 5 u m ，最大线速度4 5 0 米分，该设备系全套引进日本三菱重 工最新生产线，是当代世界一流水平的b o p p 薄膜专用生产线，产品结构为a b a 结构。 2 3 试验方法 采用江阴美达新材料有限公司日本三菱重工幅宽8 3 米b o p p 薄膜生产线，按所 选原料进行投料，尽可能保持生产线工艺条件及其他因素一致，分析对比原料及薄膜产 品性能，生产稳定程度等。 ( 1 ) 特性粘度 称取o 1 2 5 9 0 0 0 2 9 ，投入2 5 m l 容量瓶，加入约2 0 m l ( 苯酚一四氯乙烷溶剂，质量 比为l ：1 ) ，在温差为( 8 旺1 0 0 ) o 0 1 的水浴中将其溶解，冷却到室温，配成 6 试验材料与方法 l g 王0 汹王溶液待用。采用玻璃毛细管粘度计 ( 2 ) 熔体流动指数 聚丙烯熬熔体流动指数是爨测试饺，按照轰s 善瓣一i 2 3 8 ( g 瑟3 鹤2 8 3 ) 标准测定的。 其条件是；测量温度2 3 0 度，负荷为2 1 6 0 9 ，喷嘴直径为2 0 9 5 舯，长为8 f i l i n ，流出时间 隽圭o 掇i n 。 ( 3 ) 灰分测定 用失重法测量，旅取l o 克于试样，放入经8 0 0 度灼烧2 小时的瓷坩螨中，再将 试祥在石襦阏上炭栊，然嚣放入烧结炉中，分剐在4 0 0 度和8 度下烧l 小时和2 小时， 公式： 荻分篱) = g l g ) 重0 溅 式中g 1 一灼烧后残渣质量 g 一试样质量 4 ) 等规度 测试时利用笼规与闻规物可以溶解在正庚烷溶剂中，而等规物不能溶解的原理，用 沸鹫翁燕庚烷萃驭聚嚣烯，萃取蓐掰藕麴残渣就是等攘物，缀据萃取前震的矮爨差，计 算出不溶解物所占的百分数，即为聚丙烯的等规度。 5 薄膜性畿测定方法 名誉度一- 一j i s k 一6 7 5 8 重霪点- 一- d s e 拉伸强度裙重3 0 2 2 啕l 断裂伸长率g b l 3 0 2 2 9 l 熟收缩率g 8 肛量o q 0 3 9 s 弹性模量一一g b l 3 0 2 2 9 l 7 b o p p 生产l ：芑与质壤控制 第三章b o 阳生产工艺与质量控翩 双尚拉馋聚谶烯( b 0 糟) 薄膜是将聚嚣烯熔体通过狭长枕头制成片材或掣膜，然 螽在专用的拉伸机内，在定的温度和设定的速度下，分步在瓣直的两个方向( 纵向、 横向) 上进行的拉l 巾，并经过适当的冷却、热处理或特殊的加王( 如电晕等) 制成的薄 膜。 3 1 原料干燥处理 对聚丙烯聚合耪，萁主链是碳一碳键相连，侧基秀甲基，嚣就，聚合物稳定性较好，如 工前如果原材料中水分含量较低，就不需要专门进行干燥处理。但为了确保加工的稳定 性，提离产晶矮量，一般要经过干燥处理。 对于高速宽幅的b o p p 薄膜生产线，生产的稳定性对发挥生产线的离效率至关重要。 酋先原料的含水率即干燥闯题必须解决，否则原料含水率过高，不仅会增加薄膜的降解 程度，还会使薄膜上存在气泡，扶两造成薄膜质量弱题，丽量有可能在薄膜拉 枣过程中 阑存在气泡而引起频繁破膜。一般在挤出之前原料要经过8 0 9 0 的干燥处理，尤其是 在生产共挤薄膜时，面屡豹原料中岔有 年多翁吸湿獒添鸯羹蠢| l ，定要解决蒙料含水率过 高的问题。 塑料原料的予燥处理是在高于树骺玻璃转化温度( 砭) 以上酶溢度下进彳亍的，一般 采用气流干燥，需鬃专门的干燥设备。 目前b o p p 粒子干燥常用的是立式气流干燥器，工作时，干燥热空气从筒底进入， 穿过多孔摄，把从预部翔入黥切片吹起，物料在篱体蠹呈沸腾状态，切片上下翻动，彼 此碰撞，进行传热，传质。 当傻黑这种方法时，必须严格地控京l 气流速度，严格控制进出料量。否剿，在生产 过程中容易出现切片反混和短路，引起切片干燥不均匀。 3 。2 挤出铸片 “铸片”是指熔融塑料在压力的推动下，强行通过长形的朗模，并在外力( 静电、 气流等) 作用下，使熔融塑料迅速贴附在冷鼓表面上，制成固态片材的过程。 娃铸片”有两种方法：聚合蜃直接铸片法和聚合豹挤塞铸片法。大多数薄膜潮工厂 采用聚合物挤出铸片法，本试验基于该法。 3 2 。l 挤盎机 早期的薄膜生产线一般是单层薄膜结构，这种结构的薄膜其改性添加剂的加入量较 多，因添嬲刹一般价格较高，薄膜的成本楣对就高；随羞设备的技术进步，现在较先进 的生产线多是生产3 5 层结构的薄膜，靠近表层的膜层较薄，丽芯层较厚，这样多数 添加剂只加在表层，用以改罄薄膜表丽性能，添加剂用量就极少；而回收料、少数添加 裁如抗静电裁一般加在芯瑟；回收料热在芯层也是为了降低质量褶对较差酶蒙料对薄膜 性能( 特别是表面性能) 的影响，同时尽可能的增加回收料的用量，以降低成本。本试 验基于三层共挤生产线，由于三层共挤生产线肖a b a 释a b e 缮搀，为使试验更加筒单 争 江南人学专龇硕十学侮论文 准确，本试验以a b a 试验为准。 挤出铸片法是刹用挤出机螺轩旋转产生的压力和剪切力，利用物料与机筒，螺 秆豹瘴擦热秘枫篱羚都传入麓热量，将聚合物进行兖分遗塑化、混合、均纯并强行透过 机头的口模，在冷却转鼓上实现铸片的方法。用挤出法生产双向拉伸薄膜，最关键的问 题就是要保持挤滋熔体压力均匀，稳定，防止熔体过分降解及夹荣气泡、未熔物料或焦 料等异物。 高速生产线为提高拱掇量和熔炼效果，一般馒耀串联接怒桃作为主机挤患芯层，耀 辅助单螺杆挤粥机挤出面层。 挤出机最重要的部分是螺杆，它的结构、加工情况与薄膜的质量、产量、能量消耗 等有密切关系。工作时螺耔的转动，对聚合物粒子产生按压接力，使其在辩篱中移动、 压实、增压、剪切、吸热、摩擦生热。在移动的过程中，物料得到混含、塑化，玻璃 态的物料变为糙流态的熔体，最瑟从墨摸流塞。 螺杆分为加料段、压缩段和计量段分述如下。 加料段加料段螺纹深度是悭定不变的，其作耀是将固体的物料送往压缩段，物料 在此段被机筒传入的热量预热，物料闻的空气及其他气体可觚物料闻靛裁隙排往料斗。 压缩段该螺槽的容积是逐渐变小的，其作用是压实物料，使该段的固体物料转变 为熔融物料，并璺排除物料阕的空气。 计量段计量段螺椭的容积基本是憾定不变的，该段螺槽深度较浅，作用是将熔 融麓物料定量、稳定挤出，进一步加强熔体的剪切，混合佟鼹使物料进一步均纯。 串联挤出法又称双税挤出法，解决了单螺杆挤出机产量相对较低的问题，通常，第 一级挤出机的作用比第二级挤出机的直径，槽深、加热功率都要大些，第二级挤出枧压 缩和计量俸用曼大些。 串联挤出的特点有四个方面。 第一方面，骞剥于改善产晶质量，由于采用双螺栝挤出桃，挤照枫各段温度更曩控 制，物料塑化也愿均匀。 第二方面，挤出产量大，两台较小壹径酶挤出枧串联蘑产量可以达型一台楣当于其 直径之和的大蜜径挤出枫产量，但造价和效果，串联法要好得多。 第三方面，良好的排气效果，疰l 于可以在第一级挤出机和第二级挤出机的交接处进 行排气，并遥过控铡第二挤凄枫的挤毒枫的挤塞速度，缀容易漕除溢料或缺料熬翔题。 第四方面，功率消耗低，双螺杆挤出凼于将螺杆上传热功能不同的区段截然分开， 明显地减少了热量损耗。 第五方面，增大了加工自由度，能够处理许多难以加工的物料。 第六方面，减少螺杆磨损，有利于设备加工。 第七方面，有利于清理螺秆，由于螺杼直径和体积小，方便取趱和装配，便于清理。 第八方面，可以进行低温挤出。 b o p p 生产l ：艺与质馘控制 熔体中含有杂质，除会损坏计量泵外，更生要的是要影响薄膜质量及薄膜收率。因 此，在挤爨熔体警线上，安装良持的熔体过滤器，角予滤出络体孛豹大粒杂质及来熔耪。 过滤器形式：切换式板式过滤器，碟式或管式过滤器，双流道切换式过滤器。 本试验设备在挠出枫上采震了双流道切换式过滤器；在熔体进入翻模蘸有一大型碟 式过滤器，用以过滤主挤出机和辅助挤出机熔料。 过滤器使用有圈点要注意的事项。 第一，选嗣优质滤碟 滤网孔隙、孔径应均匀；耐压能力高，变形小：密封好，无漏料现蒙。 第二，过滤元件定期清洗 目前有化学清洗法，高温水解法，真空热解法。本试验设备采用的是真空热解法， 剃用离聚物在高予3 0 0 度澄度和隔绝空气的条 譬下可以产生强烈鹃降解，在嘉予锚0 度 空气中可完全氧化的原理。该法仅消耗电和水，可在较短的时间内高效率的工作。 第三，保证过滤器的安装质量 应保证安装慝防壹漏料和熔体短路。 第四，正确使用过滤器 过滤器使用翦，盛须先放久烘籀中进行充分颈热，使过滤器各部件温度超过聚合魏 熔融温度1 0 度，根据过滤器前后的愿力差来决定是否更换，压差不宣过大，否则熔体 腿力会波动积影嗡熔料质量，进焉影响薄膜质量和生产线稳定。 一般金属纤维烧结毡式的滤碟，最高使嗣压力不超过1 2 一1 3 m p a 。对于金属粉末烧 结滤碟，最高使用压力为l 沁1 6 m p a 。 机头按流道形式可分为鱼尾机头、支管式机头、衣架式机头和螺杆分配式机头。 本试验设备采耀衣架式枫头，它兼有支管式梳头和鱼尾型枫头的优点；梳头傻属一 段时问后，需要拆下进行修整。 机头脬墨之间的间隙是决定薄膜厚度最关键的因素。其原因霹啦从概头的某一小区 l d x 瞬闽挤出量d q 的计算公式可看澎： 扔= 旦堡 一栉( 出) z 式中 q 。挤出量 。一机藉口熔薅小区酋长度 f 推动该区物料的作用力 x 模瓣瓣隙( 夸区熬宽度) ， n 熔体粘度 款式中露戬看盘，调节模唇闻隙帮可敏感的改变挤患量，现有橇头采餍带有鸯瓣燕线 江南人学专业硕十学位论文 圈的差动螺栓来调节模唇问隙，改变薄膜横向厚度。 生产过程中采用手动调节和自控调节相结合的方法进行挤出量和薄膜厚度偏差控 制。操作工应专门进行培训，手动调节应精心。 3 2 4 冷却转鼓 聚合物离丌机头后，借助于气刀使其迅速附在内通冷却水的冷鼓上，熔体迅速被冷 却，形成固体厚片。 对熔体黏度较高的聚丙烯薄膜，一般还要再使用水槽继续对厚片进行冷却，以控制 片材的结晶度。水槽中的水宜采用软水，并应定期更换，该软水还要有循环冷却和过滤 装置。 挤出铸片各部分工艺温度控制如下表。 表3 一1 挤出铸片工序控制工艺参数如下 t a b 3 一lp r o c e s sp a r a m e t e ro fe x t r u s i o na n dc a s t i n gt a b l e t s 辅助挤出管线及过 部位挤出机i挤出机i i 机头冷却鼓及水浴 机滤器 温度2 3 0 2 5 02 2 0 2 3 02 2 5 2 3 02 3 0 2 5 02 3 5 2 5 0 2 5 4 0 3 3 拉伸工艺和条件 3 3 1 拉伸工艺及拉伸比 薄膜双向拉伸法有逐次拉伸法和同步拉伸法，本试验设备和工艺基于逐次拉伸法， 即将挤出的塑料片材分别经过纵向，横向两次拉伸完成取向过程的方法。该方法主要优 点是产品性能容易控制，操作较为方便，拉伸后可在同一台横拉机内完成必要的热处理 ，冷却处理。 挤出铸片工序生产的薄膜( 片材) 在纵向拉伸机和横向拉伸机中，得到加热并在拉 伸力的作用下，拉伸一定倍数，使聚合物分子和微晶产生均匀的取向和结晶。通常，在 一定的拉伸温度下拉伸比愈大，薄膜分子取向度愈大，即薄膜的机械强度提高，模量增 大，断裂伸长率减小，冲击强度、耐折性增大，透气、光泽性变好。目前大型b o p p 薄 膜生产线拉伸倍率一般经验数值为：纵向4 5 5 倍，横向7 9 倍。 3 3 1 1 纵向拉伸( 简称m d o ) 经冷却后的片材再经预热后然后在两组不同速度，不同温度的滚筒之间，一次完 成纵向拉伸的方法称为单点拉伸法；预热后的片材在三组不同速度下，在两个空间内， 两次完成纵向拉伸的方法称为两点拉伸法。 本试验用的是日本三菱重工设备，采用两点拉伸法纵拉技术。纵向拉伸比的大小主 要影响薄膜的机械性能，特别是纵向机械性能。但纵向拉伸比过高，也会增加横向拉伸 时破膜的几率。 纵向拉伸机分为四个区域：即预热区、拉伸区，定型区、冷却区。 1 2 b o p p 生产：l ：艺与质鼙控制 预热区该区是由卜3 个循环加热系统组成，每个加热系统包含2 q 个预热滚筒， 其上的片材逐渐被加热到拉伸温度，预热区因塑料材料有一定热膨胀，所以各滚筒之间 要有微小的速差递增，聚丙烯薄膜的递增量为5 - 7 。 拉伸区拉伸温度与薄膜取向程度密切相关，要求滚筒加热必须均匀稳定。同时 注意防止片材粘辊。 定型区为改善薄膜的内应力和结晶状况，需要在一定的温度下进行热处理，一般 在辊内通入一定温度的冷却水，进行间接冷却定型。 纵向拉伸比的大小主要影响薄膜的机械性能，通常，在一定的拉伸温度下，拉伸比 愈大，薄膜分子取向度愈大。即薄膜的机械强度提高，模量增大，断裂伸长率减小，冲 击强度耐折性增大、光泽性变好。 纵向拉伸各区的温度是影响薄膜拉伸取向、结晶的关键因素，预热段温度过高，会 导致结晶聚合物形成球晶，薄膜透明性下降，甚至呈白雾壮；拉伸温度过高，链段易 于解取向，会引起材料粘辊。 拉伸速率对薄膜性能也有影响，般拉伸速度增高，薄膜强度会增强，当拉伸速 度达到某一数值后，再继续提高拉伸速度则强度反而下降；反之，降低拉伸速度，增加 分子链段活动能力，使拉伸应力下降，断裂身长率也下降。 3 3 1 2 横向拉伸( 简称t d o ) 横向拉伸机有两条无端回转的特殊链条，链条上装有夹具，夹住片材边缘，在可变 幅宽的导轨上，进行薄膜横向拉伸。 t d o 拉伸机有预热区、拉伸区、热处理定型区、冷却区等。 ( 1 ) 拉伸温度的影响 横向拉伸温度直接影响薄膜的机械性能、成膜性，厚度均匀性。拉伸温度不仅取决 于原材料及产品的厚度，也取决于拉伸速度，生产时要精心调整，防止破膜。 ( 2 ) 横向拉伸倍数 提高薄膜的横向拉伸比对改善薄膜的横向厚度均匀性是有利的，会使薄膜的横向拉 伸强度提高，使薄膜的横向热收缩率增大，但倍数过大时，容易引起破膜。根据行业经 验，聚丙烯薄膜的纵向和横向拉伸倍数的乘积一般要达到4 0 左右。横向拉伸比具体视 薄膜宽度在l ：7 卅之间。 3 3 2 拉伸温度设定及热处理 拉伸前聚丙烯片材状态要求： b o p p 薄膜聚丙烯原料的规整度高达9 5 以上，该原料是含有晶相的聚合物，结晶 聚合物的拉伸较为复杂，拉伸过程中分子的取向能够加速结晶，因此不容易提高取向均 匀度。所以，在双向拉伸成膜前，即拉伸前应尽量使片材呈无定型结构。熔融聚丙烯离 开模头后必须马上降到最大结晶速度时的温度以下，尽最大可能减少b o p p 片材的结晶， 等规聚丙烯的最大结晶速度在6