添加剂在聚乙烯薄膜制造工艺中的作用

【摘要】为获得高质量、高标准的聚乙烯薄膜制品、聚乙烯薄膜制造工艺过程中，添加剂作用不容忽视，本文以常用的抗粘剂、滑爽剂、抗静电剂、加工助剂为例，详细阐述了各类添加剂在聚乙烯薄膜制造工艺中发挥的重要作用。

【关键词】聚乙烯 薄膜 制造 工艺 添加剂

1 抗粘剂

粘连是两层相邻薄膜之间的黏附，这一问题与大多数聚乙烯和聚丙烯薄膜以及少数的挤出涂布或复合产品相关。相邻膜层之间发生粘连被认为是因为聚合物无定形区域存在范德华力，它随两层之间的距离减小而增大，因此当两层薄膜被压在一起时粘连会增加。粘连发生的另一个可能原因是低分子量物质向薄膜表面迁移。解决这一问题的最有效方法是添加抗粘剂，抗粘剂会在薄膜表面微微凸起，造成薄膜表面凹凸不平使膜与膜之间的接触面最小，增加层间的距离，从而使粘连最小化。层间粘连会导致摩擦力增加，抗粘剂的加入通常有助于膜与膜之间摩擦系数的降低。摩擦系数是一个表面在相邻表面上滑动的相对难度的量度，滑动阻力越大摩擦系数值越高。

抗粘剂可分为无机和有机两类，有机抗粘剂实际上就是滑爽剂。无机抗粘连剂是非迁移性的，这些非迁移性添加剂适合高温应用，因为它们的融化温度较典型的聚烯烃挤出温度高得多。抗粘剂的颗粒尺寸和形状以及分散质量是决定其抗粘效果的关键因素，抗粘剂的正确选择也要根据薄膜的厚度。无机类抗粘剂相对较便宜，最适合在大量的普通产品中应用。

2 滑爽剂简介

滑爽剂被广泛应用于聚烯烃薄膜加工中，以提高和改善操作性能。由于在自然状态下，大多数聚烯烃都表现出一定程度的粘性，因此在没有滑爽剂存在下不容易分开和滑动而加工成包装薄膜。滑爽剂的作用是减小薄膜之间或薄膜与加工设备之间的滑动阻力。商业上的滑爽剂是化学品家族中的酰胺类，典型的有“快速析出”的油酸酰胺和“慢速析出”的芥酸酰胺。其它酰胺用在特定的加工过程中。

滑爽剂的效果通常由它所达到的摩擦系数来决定，摩擦系数是一层薄膜在另一层膜上滑动时所需的力与外加重力的比值。薄膜粗略地可定义为低滑爽、中滑爽或高滑爽。用在聚烯烃中的最常见的滑爽剂是长链脂肪族酰胺，从油酸酰胺到芥酸酰胺都可应用。滑爽剂的效果是因为挤出后能够在薄膜表面析出，不同的滑爽剂具有不同的表面析出和摩擦系数下降速度。因此，单一的滑爽剂不能够提供给用户所需要的全部应用要求。通常，链长较短的酰胺具有迅速地表面析出和较低的热稳定性。虽然，最初似乎快速析出类具有优势，但大多数薄膜加工者更喜欢慢速析出类。这对膜卷储存是有利的，过低的摩擦系数薄膜会导致收卷困难和膜卷喇叭口现象。滑爽剂的慢速析出也使薄膜更容易被电晕处理，过多的滑爽剂会使电晕处理特别困难，以及薄膜表面润湿张力的快速衰减。

3 抗静电剂简介

抗静电剂是一种能够减少或消除塑料产生静电的一类添加剂。一般通用塑料的表面电阻高达10？～10？，加入抗静电剂后，可使塑料的表面电阻值降至10？以下，从而可大大减少塑料在加工和使用过程中产生的静电现象。162010抗静电剂的结构通式为R-Y-X，其中R为亲油基团，X为亲水基团，Y为连接基。分子中非极性部分的亲油基和极性部分的亲水基之间应具有适当的平衡，与高分子材料要有一定的相容性，C12以上的烷基是典型的亲油基团。羟基、羧基、磺酸基和醚键是典型的亲水基。抗静电剂主要是表面活性剂，按使用方法分为外处理型和内添加型两种。

外部抗静电剂都涂敷在材料的表面，以水、醇或其他有机溶剂作为溶剂或分散剂。当抗静电剂加到水中的时候，分子的亲油基就会伸向空气一水界面的空气一面；而亲水基则向着水，随着浓度的增加，亲油基相互平行最后达到最稠密的排列。这样，处理物表面的亲水基就会比较容易吸附环境的微量水分，形成一个导电层，加速了表面电荷的泄漏。

内部抗静电剂也是一种表面活性剂，只是在塑料加工中添加到树脂中一起塑化成型。其中抗静电分子是借助聚合物的链段运动而移向表面，吸收空气中的水分，形成均匀的导电层。当树脂处于熔融状态时，离子型抗静电剂在树脂-空气或树脂-金属的界面形成最稠密的排列。制品成型后，抗静电剂的极性基都向着空气一侧排列，形成单分子导电层，抗静电剂的表面活性越强，抗静电性能越好，内部抗静电效果持久。以往的内添加型化学抗静电剂多为低分子化合物，耐久性不理想，目前国内外开发了永久性高分子抗静电剂。另一种耐久性抗静电方法是向疏水性母体树脂中适当加入亲水树脂，从而形成一种微相分离结构。亲水性聚合物组分在塑料表面聚集并形成连续的层状分布以构成泄电通路，即可达到抗静电效果，亲水性聚合物树脂目前以聚氧化乙烯（PEO）的共聚物为主。

所有的传统内部化学抗静电剂都是迁移性添加剂，可进一步分为：阴离子、阳离子和非离子型。离子型抗静电剂适合在极性树脂如PVC中使用。由于其低的热稳定性，离子型抗静电剂不适合在聚乙烯中使用。非离子型抗静电剂是同时含有亲水基和憎水基的有机化合物。这些化合物迁移到材料表面，通过氢键结合大气中的水份，形成一个微薄的水层。因此，化学抗静电剂是依靠大气中的湿气来达到它们消除静电的目的。

聚乙烯和聚丙烯中常用的抗静电剂有三类：甘油单甘酯、乙氧基脂肪酸胺、乙醇氨基化合物。薄膜生产中所使用的抗静电剂一般都是浓缩母料，它通常是一定量的抗静电剂与滑爽剂的复配体系，因此，在设计薄膜配方时加入有抗静电剂的树脂一般不需要另外添加滑爽剂，否则，会造成滑爽剂含量过多，导致封口和表面处理困难。

4 加工助剂简介

含氟聚合物加工助剂是利用氟化合物具有极低的表面能，在塑料加工中能减少加工树脂分子间的内摩擦，增加熔融速率和熔体的变形性，降低熔体表观粘度，改善总体塑化效果。同时它在加工树脂中溶解度较低、不相容，在加工过程中从熔体中渗出到熔体表面，在金属表面形成一个隔离层，降低熔体与流道、模口金属表面的粘着力，减少熔体在运动过程中与流道壁产生的摩擦，改善加工过程中熔体运动不均匀状态。因此，含氟聚合物加工助剂是指一类用于改善树脂加工性能，提高产品质量的含有氟代烯烃共聚物的复配物。

含氟聚合物加工助剂是利用含氟高分子化合物低表面能的特性，在加工过程中含氟聚合物有向熔体表面移动，并附着在螺杆和机筒金属表面，形成一层“”的涂层。聚合物“”涂层是动态平衡的，涂层的形成并达到稳定状态需要有一定时间，约一小时左右，能明显地显示挤出机的背压，扭矩和熔体表观粘度下降等塑料加工参数的变化。聚合物加工助剂使用量为200―1000ppm。如果在加工初期用较高浓度的助剂量，能更快地使加工状态趋于稳定。加工后含氟聚合物不会停留在挤出物表面，不会在薄膜表面产生喷霜现象，不影响薄膜表面印刷性能及薄膜表面其他性能。

参考文献

[1] 黄汉生.低密度聚乙烯薄膜生产中使用的添加剂.精细化工信息， 2007（03）

[2] 罗毅.低密度聚乙烯薄膜添加剂.国外塑料，2005（01）