PVA对防雾PE膜的防雾性能的影响

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。

1　实验部分

1.1　试剂及设备

LDPE:M I=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℃。

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

在拉力试验机上按G B4455-94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

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

。

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)

Fig1Relation curves of PVA content with

anti2fogging property

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方面的影响,目前人们还不能完全弄清其机理〔4〕。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

第27卷第1期1999年1月 塑料工业

CHINA PLASTICS INDUSTR Y

Vol27No1

Jan1999

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。

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

a b

图2 PE 防雾膜的脆性断面电镜照片

Fig 2TEM photograph of brittle sections

of anti 2fogging PE film a —未加PVA ;b —1%PVA

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

Tab 1E ffect of PVA on mechanical properties of PE film

PVA 质量,%

123拉伸强度

/MPa

横向纵向17.919.017.318.216.517.715.817.1直角撕裂强度/kN ・m

-1

横向纵向111120103112911038789断裂伸长率

%

横向纵向

565515

542506

522478

507462

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

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.J Vinyl and additive Technology ,1997,3

(226):220

(本文于1998-09-07收到)

E ffect of PVA on Anti 2fogging Property of Anti 2fogging PE Film

Li Jiazheng Wang Qiang

(Dept of Chemical Engineering ,　Hebei University of Technology )

Abstracts

The effect of PVA on the anti 2fogging property of PE film was studied.The experimental results showed that the

(下转第37页)

・24・塑　料　工　业1999年