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一、線性低密度聚乙烯概述
被稱為第三代聚乙烯的線性低密度聚乙烯(LLDPE)樹(shù)脂，除具有一般聚烯烴樹(shù)脂的性能外，其抗張強(qiáng)度，抗撕裂強(qiáng)度、耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性、耐低溫性、耐熱性和耐穿刺性，尤為優(yōu)越，均優(yōu)于HDPE和LDPE，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及日常生活中有其廣泛的用途，獲得了引人注目的發(fā)展。
LLDPE雖與過(guò)去的LDPE屬于同一密度范圍，但由于它們之間的分子結(jié)構(gòu)不同，熔融流變學(xué)行為也不同，因此他們的物理基本性質(zhì)及成型加工特點(diǎn)也不相同。
_LLDPE是在二氧化硅為載體的鉻化合物高效催化劑，或用鈦、釩為載體的鉻化合物的催化體系存在情況下，使乙烯與少量的α烯烴共聚(約含量8%)，形成在線性乙烯主鏈上，帶有非常短小的共聚單體支樁的分子結(jié)構(gòu)。
LLDPE的聚合工藝主要有氣相聚合、溶液聚合、懸浮聚合、高壓懸浮聚合等方法，目前應(yīng)用最廣泛的是低壓氣相聚合法，主要是因?yàn)槠涑杀镜土?/p>
LLDPE的合成工藝簡(jiǎn)單、工藝流程較短、消耗能源少，占地面積小，投資只有同規(guī)模的LDPE的一半左右，但產(chǎn)品的物理機(jī)械性能在許多方面優(yōu)于LDPE，并且具有良好的加工性能。
目前對(duì)LLDPE又進(jìn)行了許多改性，除現(xiàn)在的辛烯支鏈產(chǎn)品外，還產(chǎn)生了己烯/丙烯、甲基戊烯/丁烯支鏈的品級(jí)，己烯支鏈型樹(shù)脂有稱為第二代、第三代新型LLDPE。
二、線性低密度聚乙烯基本性質(zhì)
LLDPE樹(shù)脂的分子結(jié)構(gòu)為線型，分支少、支鏈短，其分子結(jié)構(gòu)與HDPE相似，但其密度又與LDPE相似。LLDPE與LDPE的主要性質(zhì)對(duì)照如表2所示：
一般來(lái)說(shuō)LDPE的支化度較高，在每1000個(gè)碳原子中含有15-30個(gè)甲基側(cè)鏈以及少量的乙基和丁基側(cè)鏈，而LLDPE支化度低，其結(jié)構(gòu)近似于HDPE，其側(cè)基數(shù)在LDPE和HDPB之間約10-20個(gè)(HDPE支化度很低，每1000個(gè)碳原子的主鏈上只含有5一7個(gè)乙基側(cè)鏈).。
LLDPE的剪切粘度隨剪切速度增加，粘度下降，對(duì)剪切速度的依頗性小，在中等剪切速率下，LLDPE的剪切粘度是LDPE的2.5倍，而隨著剪切速度的降低，兩種樹(shù)脂剪切粘度的差別越來(lái)越明顯，在低剪切速率范圍內(nèi)，LLDPE的剪切粘度是LDPE的4一5倍。
LLDPE的密度為0.920-0.935，其斷裂強(qiáng)度為16-33兆帕，斷裂伸長(zhǎng)率為800-1000%,邵氏硬度為55-57，軟化點(diǎn)溫度105-113℃;脆化溫度小于﹣75℃;熔融指數(shù)分一般薄膜0.9、包裝薄膜2、擠出級(jí)0.3、滾塑級(jí)4、注射成型級(jí)8等大致范圍。
LLDPE的耐環(huán)境應(yīng)力龜裂性(ESCR)較好，在同樣熔融指數(shù)下要比LDPE高幾十倍，比HDPE還好。所以LLDPE適宜用它來(lái)制作要求耐高ESCR的洗滌劑或盛油性的容器。
LLDPE的耐低溫性能優(yōu)于乙烯一醋酸乙烯共聚樹(shù)脂 (EVA)，在0℃以下，其沖擊強(qiáng)度高于EVA制品20%，而在常溫時(shí)，EVA的沖擊強(qiáng)度高。
LLDPE的剛性和強(qiáng)度均高于LDPE。如在同一密度情況下，抗張力能高出50-75%，彈性率高出40-80%。
LLDPE的透明性稍差于LDPE，在制造收縮膜及擠出涂層等方面LDPE均優(yōu)于LLDPE，因此LLDPE估計(jì)只能取代三分之一的LDPE。
三、線性低密度聚乙烯成型加工性能
從原則上講，加工LDPE的設(shè)備，均可用來(lái)加工LLDPE,尤其是在注塑、吹塑和旋轉(zhuǎn)成型時(shí)，一般用原設(shè)備即可，但是應(yīng)注意到兩種樹(shù)脂最明顯的差別在于剪切粘度，在普遍擠出機(jī)內(nèi)擠出薄膜時(shí)，一般剪切速度范圍為10²—10m³/秒-1，LLDPE的粘度較高，這時(shí)擠出成型時(shí)易發(fā)熱，造成加工功率消耗大，加工溫度高及生產(chǎn)率低，容易使LLDPE熔體破裂，使擠出制品表面粗糙，為此需要適當(dāng)加寬吹塑成型的口模，一般可寬到1.3-2.6毫米。
降低LLDPE成型加工時(shí)的功率消耗，實(shí)質(zhì)上是使樹(shù)脂在擠出機(jī)內(nèi)受到的過(guò)大的剪切力降低到最低程度，這時(shí)可適當(dāng)加長(zhǎng)螺桿的壓縮段、縮短螺桿的均化段。例如壓縮段由通用螺桿的3D (D為螺桿直徑)加長(zhǎng)到7D;均化段由通用螺桿的13D縮短到9D。
另外加深均化段的深度，采用較小的壓縮比，即采用長(zhǎng)螺桿也可以降低剪切能量的消耗。這是因?yàn)殡S著較平緩的錐度，固體床在壓縮段逐漸變窄而熔掉，進(jìn)入均化段后，不再受較強(qiáng)的剪切作用而產(chǎn)生熱量，這樣由溶體帶出口模的熱量損失要少一些。
據(jù)報(bào)道有采用窄模隙裝置，它由加熱系統(tǒng)制成，而這種加熱系統(tǒng)是利用一個(gè)套在模隙邊上的合金環(huán)中的連續(xù)環(huán)狀加熱件起作用。該系統(tǒng)在模隙出口處直接對(duì)聚合物進(jìn)行加熱，這樣就減少了界面層的粘度，降低了剪切應(yīng)力，于是就可以不添加加工助劑，同時(shí)能避免了熔體的破裂，不影響LLDPE的吹膜擠出生產(chǎn)率。
LLDPE的熔體張力較小，其膜泡的穩(wěn)定性不如LDPE的膜泡穩(wěn)定性好。在同樣熔融指數(shù)情況下，LDPE的熔體張力大。為改善膜泡的不穩(wěn)定，可采用雙風(fēng)口風(fēng)環(huán)。
除此以外，還可通過(guò)改變齒輪箱傳動(dòng)比，或提高傳動(dòng)馬達(dá)功率等方法來(lái)改善LLDPE的高粘度造成的功率消耗大等缺點(diǎn)。
另外采用共混改性的方法，也能解決LLDPE的成塑加工難的問(wèn)題，如在其中摻混15-30%的LDPE,就可利用現(xiàn)有設(shè)備，生產(chǎn)出共混薄膜。
添加一些成型加工助劑，可以降低LLDPE的粘度作用，而且還能保特制品的主要性能指標(biāo)水平。例如PPA加工母料、ACPE加工母料、脂肪酰胺與無(wú)機(jī)物復(fù)合體系等。
四、線性低密度聚乙烯應(yīng)用舉例
1、LLDPE編織袋生產(chǎn)
聚丙烯編織袋缺點(diǎn)是低溫脆性及耐老化性差，另在涂聚乙烯膜進(jìn)行復(fù)合時(shí)，兩者粘結(jié)性差，因此剝離強(qiáng)度低。采用LLDPE作編織袋原料，則可克服上述缺點(diǎn)。
LLDPE加工成扁絲時(shí)，工藝條件如下：螺桿轉(zhuǎn)速38-55轉(zhuǎn)/分，擠出機(jī)機(jī)身四段溢度130、140、180、180℃，機(jī)頭發(fā)藍(lán)溫度165℃、模頭溫度155℃、拉伸弓板前后溫度90、75℃、熱定型溫度70℃,拉伸比8、模口間隙0.8毫米、單風(fēng)口風(fēng)環(huán)冷卻、原料熔融指數(shù)1.5。
在原料中加進(jìn)5-10%的聚乙烯進(jìn)行共混改性，則效果較好。
若冷卻風(fēng)環(huán)采用雙風(fēng)道，則效果更為理想。
2 、LLDPE吹塑薄膜的生產(chǎn)
LLDPE熔融指數(shù)為1、密度為0.918、添加2-8%的降粘劑PPA。
擠出機(jī)螺桿直徑90毫米、長(zhǎng)徑比25：1，機(jī)頭結(jié)構(gòu)為螺旋式、摸口直徑200毫米、口模間1：5毫米。
擠出工藝條件：三段加工溫度180、 200、220℃,螺桿轉(zhuǎn)速60轉(zhuǎn)/分、吹脹比2、牽引速度31米/分。
產(chǎn)品寬度(折徑)650毫米、厚度0.03毫米。
添加一定量的有機(jī)硅可提高吹塑薄膜的生產(chǎn)率。
3、其他LLDPE制品的生產(chǎn)
其他LLDPE制品，如中空容器、注塑制品(緩沖墊片、洗衣機(jī)內(nèi)捅)、各種擠出管材、交聯(lián)發(fā)泡制品、復(fù)合薄膜等，往往在生產(chǎn)時(shí)，需要進(jìn)行物理或化學(xué)改性才能既保證產(chǎn)品質(zhì)量又能順利成型加工，為此可與一些橡膠類或其他塑料(如DPE, HDPE,聚丙烯等)進(jìn)行摻混。具體例子在改性聚乙烯節(jié)中敘述。
LLDPE吹塑薄膜，在作為食品包裝或冷藏時(shí)，就要求薄膜具有一定的氣密性此時(shí)可添加10-20%的丁基橡膠或聚異丁烯，這樣對(duì)氧氣、甲烷氣體、二氧化碳?xì)怏w降低10-50%的透過(guò)率，另外橡膠粒徑越細(xì)，則橡膠在LLDPE的分散性能越好，對(duì)提高氣密性有利。
