聚乙烯薄膜用滑動(dòng)與防粘連助劑

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1、聚乙烯薄膜用滑動(dòng)與防粘連助劑定義：薄膜（尺寸小于4密耳，4密耳=100微米）加工中最主要的問(wèn)題，是薄膜之間與薄膜與金屬之間的高摩擦力，它們經(jīng)常會(huì)對(duì)自動(dòng)傳動(dòng)與自動(dòng)包裝工序產(chǎn)生影響。聚乙烯薄膜的加工與傳動(dòng)性能，可通過(guò)在樹(shù)脂基體中加入一些助劑實(shí)現(xiàn)優(yōu)化，以改善薄膜表面的兩個(gè)性能：摩擦系數(shù)（COF）與粘連。摩擦系數(shù)（COF）COF為摩擦力的系數(shù)，通常為重力加速度，是由兩個(gè)相交表面的正交力得出的值。物體表面與其它材料或相鄰表面接觸時(shí)，能夠產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，用摩擦力來(lái)衡量由于相對(duì)滑動(dòng)而產(chǎn)生的相對(duì)阻力。靜摩擦系數(shù)

2、由兩個(gè)相互接觸，而又相對(duì)靜止的表面產(chǎn)生。動(dòng)摩擦系數(shù)由維持一定速度的相對(duì)滑動(dòng)而產(chǎn)生。塑料薄膜的COF之標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法采用ASTMD1894-73。（如圖1）粘連粘連是薄膜相鄰層之間發(fā)生了粘接，可能在加工、使用或儲(chǔ)存過(guò)程中發(fā)生。粘連導(dǎo)致了吹制法聚乙烯薄膜擠出的困難。粘連常產(chǎn)生于薄膜細(xì)卷筒中；當(dāng)薄膜在一定壓力或溫度下堆放時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)二次粘連現(xiàn)象。圖1COF測(cè)量方法示意圖可以在恒定溫度/壓力下，通過(guò)測(cè)定分開(kāi)兩層薄膜所需要的力，來(lái)分析薄膜的粘連與二次粘連趨勢(shì)。ASTMD1893-67是測(cè)試塑料薄膜粘連的標(biāo)

3、準(zhǔn)方法（如圖2）。ASTMD3354是測(cè)試塑料薄膜二次粘連的標(biāo)準(zhǔn)方法（如圖3）。圖2粘連測(cè)量方法示意圖圖3二次粘連測(cè)量方法示意圖影響COF與粘連的因素一些樹(shù)脂的性能與加工條件對(duì)聚乙烯薄膜表面性能的影響如下：*樹(shù)脂密度與熔融指數(shù)具有較高密度與較低熔融指數(shù)的樹(shù)脂一般會(huì)制成較硬的薄膜，粘連趨勢(shì)較小，COF較低。共聚物共聚物，例如EVAs，Exceed?PE與Exact?塑料所制成的薄膜更易于粘連，COF更高。這是由于它們的熔點(diǎn)與結(jié)晶度較低，而導(dǎo)致這些材料的硬度較低，表面平滑度高。助劑加入滑動(dòng)與抗粘連助

4、劑可以分別減少相對(duì)摩擦阻力與粘連現(xiàn)象。最常用的助劑類(lèi)型與它們的作用機(jī)理將在以下內(nèi)容中具體討論。加工與儲(chǔ)存條件在高溫條件下，相鄰的薄膜在吹塑薄膜加工軋輥上，在繞線裝置或在儲(chǔ)存過(guò)程中，均易發(fā)生粘連現(xiàn)象。這些都會(huì)影響到COF。薄膜層間的壓力增加，粘連趨勢(shì)增加。因此，控制軋輥壓力、纏繞張力及纏繞溫度都非常重要。同樣的，建議在儲(chǔ)存過(guò)程中不要給薄膜增加不必要的載荷。膜厚薄膜的厚度將在以下內(nèi)容中具體討論。薄膜表面薄膜的表面非常平整理光滑時(shí)，一般更易發(fā)生粘連，對(duì)COF影響更大。靜電效應(yīng)薄膜表面的靜電荷會(huì)使薄膜間

5、的接觸更加緊密，增加粘連現(xiàn)象。電暈處理電暈處理會(huì)增加薄膜表面的張力，同樣會(huì)增加COF與粘連現(xiàn)象。滑動(dòng)助劑類(lèi)型與濃度為改善聚乙烯薄膜的摩擦性能，可在樹(shù)脂基體中引入滑動(dòng)助劑。最有效的經(jīng)FDA（美國(guó)食品藥品監(jiān)督局）認(rèn)證的助劑是脂肪酸酰胺，常用的有油酸酰胺，芥酸酰胺與硬脂酸酰胺?；瑒?dòng)助劑的用量從零到幾千ppm不等。通常，達(dá)到中等潤(rùn)滑效果時(shí)，用量為300至700ppm，具體用量取決于助劑的類(lèi)型，薄膜聚合物類(lèi)型與薄膜厚度。滑動(dòng)助劑濃度高時(shí)，可能會(huì)在傳動(dòng)線與包裝線的導(dǎo)輥上包裹覆蓋上一層潤(rùn)滑劑。這可能會(huì)降低粘合

6、強(qiáng)度，并且會(huì)在粘合劑壓片加工過(guò)程中，與粘合劑發(fā)生相互作用。（a）熔融聚合物中的助劑(b)凝固后發(fā)生遷移(c)一定時(shí)間后達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡圖4：噴霜機(jī)理示意圖*作用機(jī)理因?yàn)闈?rùn)滑劑與聚乙烯基體不相容，它們大部份會(huì)遷移到薄膜表層，阻礙薄膜層與層間的直接接觸，并降低層間的摩擦力。氨基化合物分子在聚乙烯薄膜表面的分布情況如圖4所示。與聚乙烯表面接觸極性的酰胺基（用_表示)，碳?xì)滏溝蛲馀砰_(kāi)（用—表示）。由于潤(rùn)滑劑的主體部份都將遷移至表面，需考慮以下問(wèn)題：·薄膜厚度既定的情況下，更高的潤(rùn)滑劑濃度將增加表面的滑動(dòng)性，

7、并導(dǎo)致更低的COF。濃度在單層膜上的增加不會(huì)進(jìn)一步的降低COF，反而可能降低表面光澤并增加霧度?！せ谕瑯拥脑?，在既定的潤(rùn)滑劑濃度下，增加薄膜厚度會(huì)導(dǎo)致更低的COF。由于潤(rùn)滑劑的遷移不是瞬間發(fā)生的，COF的降低只有在一定時(shí)間之后才能觀察到。這需要數(shù)小時(shí)才能達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。遷移速度取決于所使用的胺鹽的類(lèi)型。因于其相對(duì)較低的分子量，油酸酰胺的遷移速率快于芥酸酰胺。因此使用油酸酰胺作為潤(rùn)滑劑的樹(shù)脂，其初始COF較低。但當(dāng)遷移完成時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)使用芥酸酰胺的材料COF更低，表明芥酸酰胺在降低摩擦力方面更為

8、有效（如圖5）。圖5隨著時(shí)間與助劑類(lèi)型的變化，低密度聚乙烯薄膜表面COF的變化防粘連助劑·類(lèi)型與濃度無(wú)機(jī)電絕緣成份，如滑石粉與二氧化硅，是最常見(jiàn)的防粘連劑。取決于樹(shù)脂基體的種類(lèi)與最終性能，防粘連劑的用量從零至1000ppm不等?！ぷ饔脵C(jī)理粘連可能于薄膜表面積聚的低分子量聚合物有關(guān)。那些低分子量的部份結(jié)晶度低，在擠出成模固化過(guò)程中，會(huì)從結(jié)晶區(qū)域向外遷移，影響薄膜表面的光滑度。粘連同樣還會(huì)影響到薄膜表面的柔軟度與光滑度。增加薄膜表面光滑度，將導(dǎo)致不同薄膜層間具有更高的粘接性能。樹(shù)脂中的防粘連劑在擠出