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(来源:聚烯烃人)
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POE可改善PP与HDPE的界面相容性,降低体系结晶度。随POE掺量增加,薄膜哑光效果与力学性能呈先提升后下降的变化规律,其中POE质量分数为10%时,共混膜晶粒分布均匀,光散射效果优异,透光率、雾度及双向拉伸性能最佳,力学均匀性显著提升;过量添加POE会使两相完全相容、界面消失,导致哑光性能下降。10%为该PP/HDPE哑光薄膜体系的最优POE添加量,可为相关配方优化提供参考。
POE对PP/HDPE共混物熔融结晶行为的影响
如图1所示,未添加POE的样品存在两组熔融、结晶双峰,说明PP与HDPE热力学不相容;随POE添加量提升,熔融、结晶双峰逐步靠拢,POE质量分数达到20%时曲线仅留存单熔融峰、单结晶峰,两相实现完全相容;同时材料结晶度随POE用量上升持续下降,POE质量分数20%的XG-5结晶度为47.5%,相较未添加POE的XG-1下降16.8%,可证实POE能有效降低该聚丙烯哑光料的结晶度。
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(a)熔融曲线(b)结晶曲线
表1 聚丙烯哑光料的DSC热力学性能
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POE对PP哑光膜光学性能的影响
由图2可得,随POE添加量上升,PP哑光膜透光率、雾度先升后降,光泽度先降后升;POE质量分数10%时膜哑光效果最优,对应透光率90.8%、雾度77.3%、光泽度3.5GU。相较未掺POE的试样,该配比透光率提升0.6%、雾度提升1.7%、光泽度下降22.2%。POE可改善PP与HDPE相容性(见图1);低添加量时二者形成部分互容的连续相,薄膜表面织态均匀,光线散射折射更强,因此透光率、雾度上升,光泽度下降(见图4a~4c);POE掺量过高时两组分实现完全相容,薄膜为单相结构,光线散射折射减弱,透光率、雾度回落,光泽度回升(见图4d、4e)。
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图2 POE含量与PP哑光膜光学性能的关系
(a)透光率(b)光泽度
POE对PP哑光膜拉伸性能的影响
由图3可知,随POE掺量提升,薄膜纵、横向拉伸强度先上升后下降,断裂伸长率持续增大;POE质量分数取10%时,纵向拉伸强度25.7MPa、横向拉伸强度25.3MPa,纵向断裂伸长率1235.3%、横向断裂伸长率1214.6%。相较未添加POE的试样,四项指标分别提升8.9%、23.4%、25.1%、46.0%,此时薄膜纵横力学性能差值最小,双向力学均匀性最优。流延工艺下纵向受牵引作用分子链取向程度更高,原生纵向拉伸强度高于横向;POE一方面改善PP与HDPE相容性、调控两向分子链取向,缩小纵横性能差距,提升双向力学均衡性;另一方面可对体系增韧,受力时POE颗粒作为应力集中点吸收耗散能量、阻碍裂纹扩展,最终改善薄膜整体拉伸性能。
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(a)拉伸强度(b)断裂伸长率
1-横向2-纵向
POE含量对PP哑光膜表面微观形貌的影响
由图4可得,未添加POE时,HDPE、PP热力学不相容,二者结晶温度、速率存在差异,薄膜哑光面晶粒尺寸分布不均,两类晶型共存;大晶粒会阻挡光线、降低透光率,小晶粒弱化光散射折射、降低雾度,表面粗糙。引入POE后两组分相容性逐步提升,结晶速率趋于同步、晶粒尺寸相近,两相仍保留界面;POE质量分数10%时晶型分布、晶粒尺寸均匀,表面连续规整,光散射点密度提升,透光率、雾度上升,哑光效果最优。若POE添加量过高,HDPE与PP近乎完全相容,两相界面消失,体系形成单一晶型,薄膜对光线的散射、折射能力大幅减弱,哑光性能变差。
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总结
本研究表明,POE可有效改善PP/HDPE两相相容性并降低体系结晶度。POE添加量显著影响薄膜微观结构与综合性能,其中质量分数10%的POE可使共混膜晶粒均匀、光散射效果良好,兼具最优哑光光学性能与优异的双向拉伸力学性能;而过量POE会消除两相界面,弱化光散射效应,造成哑光性能下降。综合可知,10%为该PP/HDPE哑光薄膜体系的最佳POE添加量。
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