国内线型低密度聚乙烯(LLDPE)主要应用于薄膜制品，如包装膜、农膜等，占LLDPE总消费量的82.2%。用于包装薄膜制品的LLDPE有3种类型：非开口型、开口型、高开口型。非开口型LLDPE中没有添加开口剂和爽滑剂，薄膜很难开口，用于胶带、保护膜、收缩膜等方面[1-3]。开口型LLDPE添加了少量的开口剂和爽滑剂，薄膜可以开口，但开口性一般，用于通用包装膜。高开口剂型LLDPE添加了较多量的爽滑剂、开口剂，开口性能优良，多用于生产高速自动包装膜。自动包装膜在包装行业应用广泛，通常用于食品、建材、卫生用品等[4-5]。目前，国内使用的爽滑剂成分主要为油酸酰胺、芥酸酰胺[6-7]。爽滑剂属于不饱和脂肪酰胺，是一种多晶型结构的白色结晶颗粒状固体，无特殊气味，在树脂加工过程中主要作用是减小薄膜和传送设备之间摩擦系数，降低树脂颗粒成型熔融黏度，改进流动性，被常用作聚乙烯、聚丙烯加工过程的润滑剂[8-10]。开口剂的主要成分为天然硅、合成硅、玻璃微珠。爽滑剂和开口剂与树脂材料的相容性差，在加工过程中容易从薄膜表面迁出。因此需要根据不同的产品需求，选择不同分子链的爽滑剂，同时调控聚合物分子链的长度与结晶度，从而控制调控薄膜摩擦性[11-13]。近几年，随着国产高开口型高速自动包装膜专用料的开发，进口产品市场份额不断下降[14-16]。根据市场需求，本实验优选透明性、开口性好，同时耐热稳定性优良的助剂体系，开发开口性能良好、透明性高的高速包装膜料DFDA7052，将工业化产品与进口产品进行对比分析。1实验部分1.1主要原料线性低密度聚乙烯(LLDPE)，DFDA7052，粒料，兰州石化榆林公司；复合助剂，自制；对标样，粒料，进口产品。1.2仪器与设备双螺杆挤出机，ZSE-34，德国LEISTRITZ公司；吹膜机，BL180/600，德国COLLIN公司；熔体流动速率测定仪(MFR)，MELTVIS、密度梯度柱，VIGNATE-ITALY、摩擦因数仪，E-2，意大利CEAST公司；电子拉力机，1121，英国INSTRON公司；雾度计，HGM-2DP，日本横须贺公司；高压毛细管流变仪，RT-2000，德国Goettfert公司；高温凝胶渗透色谱仪，GPC-IR，西班牙Polymer Char公司；傅里叶红外光谱仪(FTIR)，MAGNA-IR 760，美国尼高利公司；差示扫描量热仪(DSC)，Ployma214，德国耐驰公司。1.3样品制备以兰州石化LLDPE 7052粉料为基础树脂，分别添加三种不同种类的复配助剂（加入量均为6.0 g/kg），制备DFDA7052-1#、DFDA7052-2#和DFDA7052-3#，采用双螺杆挤出机进行造粒，采用吹膜机吹膜，设定最高温度为200 ℃，对标样也采用相同条件进行吹膜。吹制薄膜分成三份，一份放置23 ℃调节箱经24 h后测试摩擦因数（即初始）；另外两份放入55 ℃烘箱中分别热处理24 h和48 h，取出后测试摩擦因数。1.4性能测试与表征分子量及其分布：称取8 mg左右的试样放置于样品瓶中，将样品溶于流动相1,2,4-三氯苯溶剂中，并通过色谱柱进行测定，实验温度设定在150 ℃。支化度测试：将DFDA7052样品压制成0.3 mm厚的膜片，并使用红外光谱仪测试树脂中—CH3的峰值。根据标准曲线计算样品的支化度。DSC测试：称取8 mg左右的试样，放入铝制坩埚中，N2气氛下以50 mL/min的流量进行测试。以20 ℃/min的速率从常温升温至190 ℃，保持5 min，以消除热历史和受力历史；以相同速率从190 ℃降温至30 ℃，保持1 min，再以20 ℃/min升温至190 ℃，最后降至常温。通过分析第一次降温和第二次升温的温度段数据，研究样品的熔融结晶行为。2结果与讨论2.1助剂配方开发表1为薄膜的鱼眼、雾度结果。从表1可以看出，3批次DFDA7052薄膜鱼眼、雾度稍低于对标样，DFDA7052-1#薄膜的鱼眼较少、雾度最低、透明性高，说明DFDA7052-1#的结晶能力更好。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2023.09.014.T001表1薄膜的鱼眼、雾度结果Tab.1Fish eye and mist results of films样品鱼眼/（个·1520 cm-2）雾度/%0.4 mm0.8 mm对标样0317.5DFDA7052-1#1015.3DFDA7052-2#2017.4DFDA7052-3#1016.6表2为薄膜热处理前后摩擦因数。从表2可以看出，三批次DFDA7052的初始摩擦因数与对标样较为接近；经过24 h熟化后DFDA7052-1#、DFDA7052-3#的摩擦因数变化率较低，低于对标样变化率；经48 h熟化，DFDA7052-1#摩擦因数变化率接近于对标样，DFDA7052-2#、DFDA7052-3#稍高，说明48 h熟化使得助剂出现渗析现象，从而影响物质的摩擦性。采用DFDA7052-1#助剂配方进行了复合助剂的生产，后续对该复合助剂生产的聚乙烯产品性能进行分析。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2023.09.014.T002表2薄膜热处理前后摩擦因数Tab.2Friction coefficient before and after films heat treatment项目对标样DFDA7052-1#DFDA7052-2#DFDA7052-3#静摩擦因数初始0.1000.1050.0980.11055 ℃热处理24 h0.1160.1100.1160.118变化率%16.04.818.47.355 ℃热处理48 h0.1160.1210.1290.134变化率%16.015.231.621.8动摩擦因数初始0.0890.0860.0830.09055 ℃热处理24 h0.1010.0940.0930.096变化率%13.59.312.06.755 ℃热处理48 h0.1060.1040.0990.109变化率%19.120.919.321.12.2分子量及分布表3和表4分别为工业化产品DFDA7052及对标样的分子量及分布情况和不同分子量下的占比。从表3和表4可以看出，工业化产品DFDA7052的重均分子量(Mw)较大、分布窄，低于1万的小分子含量低，中间分子量含量明显偏多，说明在加工方面，对标样具有更大的优势。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2023.09.014.T003表3工业化产品DFDA7052与对标样分子量及分布情况Tab.3Molecular weight and distribution of industrial product DFDA7052 and comparison sample样品Mw/×10-4Mn/×10-4MDDFDA70529.911.945.11对标样8.151.515.3810.15925/j.cnki.issn1005-3360.2023.09.014.T004表4工业化产品DFDA7052与对标样在不同分子量下的占比Tab.4The proportion of industrial product DFDA7052 and standard samples at different molecular weights样品分子量占比1000以下1000~1万1万~10万10万~50万DFDA70520.518.9562.4425.84对标样0.6414.1960.2824.00样品分子量占比50万~100万100万~150万150万~200万200万DFDA70521.960.290.010对标样0.720.130.030.012.3支化度分析聚乙烯的支化度是指单位体积中支化点的数目或支化点间的平均相对分子量，以聚乙烯中1 000个碳原子中所含甲基的数量表征。聚乙烯FTIR光谱中，1 378 cm-1处的吸收峰代表甲基的平面变角振动，可用于表征聚乙烯的支化度[17-18]。为消除厚度影响，采用内标法，以2 019 cm-1处的合峰作为内标峰，该峰为719 cm-1处亚甲基面内摇摆振动受结晶影响的合频振动峰与1 303 cm-1处非结晶结构吸收峰的合峰。试样支化度计算公式为[19-20]：NCH3/1000C=H1378A2019-1.55×10-25.56×10-3 （1）式（1）中：H1378为甲基吸收峰的峰高，A2019为内标峰的峰面积，NCH3/1000C为1000个碳原子中所含甲基的数量，即支化度。支化度越低意味着聚乙烯主链规整性更好，导致产品的结晶度和熔点较高。表5为工业化产品DFDA7052与对标样支化度。从表5可以看出，兰州石化DFDA7052的支化度低于对标样，说明其链段更规整，在加工时需要适当提高加工温度，以提升产品的透明性。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2023.09.014.T005表5工业化产品DFDA7052与对标样支化度Tab.5Branching coefficent of industrial product DFDA7052 and comparison sample样品支化度DFDA705214.4对标样15.8‰‰2.4DSC分析图1为工业化产品DFDA7052与对标样熔融结晶曲线。表6为工业化产品DFDA7052与对标样熔融结晶数据。从图1和表6可以看出，相比于对标样，DFDA7052具有较高的熔融峰温度，结晶峰温度、熔融热焓和结晶度较低，这与结构中的支链含量有密切的关系。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2023.09.014.F001图1工业化产品DFDA7052与对标样熔融结晶曲线Fig.1Melting crystallization curves of industrial productDFDA7052 and comparison sample10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2023.09.014.T006表6工业化产品DFDA7052与对标样熔融结晶Tab.6Melt crystallization of industrial product DFDA7052 compared to comparison sample样品ΔHm/（J·g-1）Tm/℃Tc/℃结晶度/%DFDA705294.3124.1100.632.8对标样104.9123.4102.636.5注：ΔHm为熔融热焓；Tm为熔融峰温度；Tc为结晶峰温度。100%结晶聚乙烯的熔融热焓为287.3 J/g。2.5熔体强度分析图2为工业化产品DFDA7052与对标样熔体强度对比。从图2可以看出，DFDA7052的熔体强度明显高于对标样，这是因为熔体强度与分子链的缠结程度有关，缠结程度越高，熔体强度就越高。虽然DFDA7052支化度较低，但分子量大，因此熔体强度较高，吹制的薄膜强度好。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2023.09.014.F002图2工业化产品DFDA7052与对标样熔体强度对比Fig.2Melt strength of industrial product DFDA7052 with comparison sample2.6流变性能分析图3为工业化产品DFDA7052与对标样流变性能。从图3可以看出，190~230 ℃下，产品的流变性能稳定，可在此温度范围内加工使用。工业化产品DFDA7052与对标样的剪切应力均随着剪切速率的增加而增加，其熔体表现出剪切变稀，具有假塑性流动行为。两种物料均表现出表观剪切黏度随剪切速率增大而降低的特点。DFDA7052和对标样的流变曲线接近，加工性能相当。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2023.09.014.F003图3工业化产品DFDA7052与对标样流变性能Fig.3Rheological properties of industrial product DFDA7052 and comparison sample2.7薄膜热处理稳定性对比采用吹膜机进行吹膜试验，吹膜温度180~200 ℃，膜厚为30 μm，吹胀比为2.5。表7为工业化产品DFDA7052与对标样摩擦因数。DFDA7052初始摩擦因数略高于对标样，经24 h及48 h热处理后的摩擦因数变化率明显低于对标样，说明DFDA7052热稳定性能优良，能够满足耐热型高速包装膜料的生产要求。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2023.09.014.T007表7工业化产品DFDA7052与对标样摩擦因数Tab.7Friction factor of industrial product DFDA7052 and comparison sample项目对标样DFDA7052静摩擦因数初始0.1000.11955℃热处理24 h0.1160.125变化率%16.05.055℃热处理48 h0.1160.131变化率%16.0010.08动摩擦因数初始0.0890.10255℃热处理24 h0.1010.106变化率%13.483.9255℃热处理48 h0.1060.116变化率%19.1013.733结论（1）DFDA7052产品的重均分子量较大，分布窄，支化度低于对标样，链段更规整；具有较高的熔融峰温度、熔体强度，结晶峰温度、熔融热焓和结晶度较低；与对标样的流变曲线接近，加工性能相当。（2）DFDA7052产品初始摩擦因数略高于对标样，经24 h及48 h热处理后摩擦因数变化率低于对标样，热稳定性能优良，能够满足耐热型高速包装膜料的生产要求。