PE中的“女神”—双峰聚乙烯结构性能与应用

双峰聚乙烯是指分子量分布曲线呈现两个峰值的聚乙烯树脂,与普通聚乙烯相比双峰聚乙烯同时具备优良的物理机械强度和优异的加工性能——其中高分子量部分用以保证其物理机械强度,低分子量部分在树脂中起到润滑作用,用以改善产品加工性

PE中的“女神”—双峰聚乙烯结构性能与应用

图  双峰聚乙烯同时具有两种截然不同的分子量

为何聚乙烯会有双峰?


据了解,Borstar 技术的基本特征是采用双反应器进行聚合,这种聚合方式可生产高性能薄膜所用的材料,这种材料具有各种不同的密度和熔融指数,并且具有广泛的双峰分子量分布和定制型共聚单体分布。

该工艺核心是在环管反应器中以超临界丙烷为稀释剂进行乙烯聚合反应,所生成的产物连续送入串联的气相反应器中进一步反应,生成低密度、高分子量的聚乙烯产品基料,整个工艺过程高度灵活,易于控制聚乙烯分子量和共聚单体分布宽度。

通过优化聚乙烯主、支链的结构及分子量的分布,使所生产的聚乙烯聚合物成为双峰型聚乙烯聚合物。通过调节共聚单体的含量可以控制密度,可生产HDPE、MDPE和LLDPE等聚合物,本工艺除了可控制共聚单体含量外,还可控制共聚单体的分布。

正如上图分子量分布曲线所示,双峰聚乙烯同时具有两种截然不同的分子量。因此,它拥有两个重要的特征:良好的加工性能和较高的机械强度。

与只能生产高中密度聚乙烯产品的传统双峰工艺不同,Borstar 工艺采用独特的环管和气相反应器,除了能够生产高中密度聚乙烯外,还能生产双峰线形低密度聚乙烯树脂。


应用中实现各种性能的完美平衡


一般聚乙烯树脂其分子量分布呈单峰形状,而双峰聚乙烯在低分子量部分具有较少的侧链,在高分子量部分具有较多的侧链。这种结构不仅为产品提供了优良的物理力学性能,同时由于低分子量成分的存在,大大改善了其加工性能。

采用Borstar 技术生产的双峰聚乙烯,LDPE在加工性能、膜泡稳定性及收缩性都得到提高;LLDPE在热封性、拉伸率剂延长率上有所提高;而中高密度聚乙烯在屈服应力、抗张强度及正割模量上有所提高。下面就具体看看双峰聚乙烯应用的优势。

1.能生产更薄的薄膜

如图所示,双峰聚乙烯刚性与机械特性(如抗撕裂性、抗冲击性和屈服强度)的完美结合,可给薄膜提供真正的减薄能力。

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 2、包装能力更结实

与传统的聚乙烯产品相比,该双峰聚乙烯拥有更高的落镖冲击强度,是替代高成本材料的极具竞争力的解决方案。

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3、低温条件下的韧性好

在低温条件下的韧性优于目前市场上的传统材料,使其成为用于生产冷冻食品包装的理想材料。

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4、在维持或改进薄膜特性的同时降低成本

该聚乙烯可用作其他热封薄膜的芯层,其固有的熔体强度可对热封层起到支撑作用,从而实现更快速的生产,而不会出现热封层封口挤压之后变薄破裂的情况。更广泛的热封范围、更大的热粘力和更高的热封强度能够减少昂贵的茂金属和C8热封材料的用量,从而降低成本。

5、抗环境应力开裂性 (ESCR)

众所周知,双峰聚乙烯与具有较窄分子量分布 MWD的同类聚乙烯相比,具有卓越的抗环境应力开裂性。

表1 双峰聚乙烯的测试结果

测试样品

10%的 lgepal 溶液

FB2230

5000小时无破裂

FB2310

5000小时无破裂

 6、较少的味道和气味

双峰聚乙烯中所含有添加剂成分极少,所以具有较低的迁移性,从而使味道和气味更少,使其成为食品包装应用的理想选择。所有产品均符合欧盟、美国和中国的特定的食品包装法规,并通过了2002/72/EC和美国食品及药物管理局FDA认证。符合中国国标GB9685。

 7、包装的完整性

所制成的包装材料和复合薄膜不容易破损。

 8、亚光表面

双峰聚乙烯所制成的共挤表层或单层结构的薄膜,具有亚光和平滑的表面,印刷性极佳,非常适用于具有易读取性或易书写性需求的时尚包装设计。

9、易开口性

平滑的表面不会发生粘连,使“易开口”的包装设计成为可能。此外,较低的磨擦系数也允许轻松控制复合薄膜的表面特性。

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10、印刷更轻松、成本更低

与低密度聚乙烯相比,双峰聚乙烯在进行电晕处理时所需能耗更少,并能够降低表面张力随时间推移而导致的衰减。另外,其添加剂具有较低的迁移性,也能够确保可靠的电晕处理质量。

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11、有颜色薄膜的成本更低

该聚乙烯所固有的表面特性还意味着能够减少所需的色母料用量,色母料通常会缩短电晕处理薄膜的使用寿命并会影响薄膜的机械性性能。

12、在共挤薄膜中具有良好的光学特性

用于共挤薄膜的芯层时,可以消除雾面效果,使薄膜具有较高的透明度。


总结

双峰高强度膜专用树脂产品具有极高的机械强度、刚度和良好的加工性能(在高速时),可以加工成要求冲击大、振动阻力大和机械强度高的充气管状薄膜,适合于制作超薄薄膜、购物袋、废物袋、重负荷的包装袋、食品和杂物及高档商品的包装、保鲜薄膜,所产薄膜具有较强拟纸性和抗张性。

文章来源于博禄公司,艾邦高分子整理编辑

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作者 ab