茂金属线型低密度聚乙烯结构及应用研究
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[摘要]本文对茂金属线型低密度聚乙烯的结构和性能进行了分析研究，并据此阐明其相关应用。
[关键词]茂金属线型低密度聚乙烯 性能 薄膜
茂金属聚乙烯是聚乙烯生产技术的一项重要变革，茂金属聚乙烯是一种性能优异的热塑性塑料，是聚烯烃工业最重要的技术进展之一。此技术使用茂金属作为聚合催化剂生产聚乙烯，产品在性能上与传统催化剂聚合制成的PE树脂有显著的不同，制得的茂金属聚乙烯树脂具有优良性能和独特的应用。
1茂金属线型低密度聚乙烯结构及性能特点
茂金属线型低密度聚乙烯具有摩尔质量分布窄、共聚单体的分布均匀、聚烯烃微观结构的立体化控制好等特点。但其加工困难，主要表现在：剪切敏感性低，黏度随剪切速率的变化不明显，熔体质量流动速率低，临界剪切速率低，熔体强度低，容易导致熔体或膜泡破裂，起膜操作难度大和废品率高等。为改善其性能常与常规PE树脂共混使用。
1.1与HDPE相容性
茂金属线型低密度聚乙烯作为一种新型聚乙烯，它比传统催化剂聚合的聚乙烯在光学性质、力学性质和使用性能上都有所提高。在工业应用上，茂金属线型低密度聚乙烯因分子量分布窄、支化均匀等特点在加工过程中，剪切变稀作用减弱，熔体强度降低使加工较为困难，可通过加入聚乙烯进行熔融共混，通过对共混熔体的相态分析，熔体相态与体系结晶行为研究，以改变其加工性能。
高密度聚乙烯、低密度聚乙烯和线型低密度聚乙烯由于化学结构均非常相似，使得在熔体中不能直接辨别其相分离与相行为。HDPE、LDPE和EPDM与m-LLDPE可能在熔体状态是相容的，结晶过程发生了相分离。m-LLDPE的支化程度和支链类型对相容性有影响。支化度较低为相容体系，支化度较高为部分相容体系，在m-LLDPE的含量≥50%时，二者是不相容的，HDPE/m-LLDPE共混物在整个组成范围内是热力学相容的。纯HDPE与分子量较高的HDPE结晶速率相近，m-LLDPE的含量变化对其共混体系Avrami指数n的影响不大;分子量较低的HDPE与m-LLDPE共混体系的Avrami指数n和半结晶时间t1/2随m-LLDPE含量的增加而增大，结晶速率随着m-LLDPE含量的增加而下降，表明熔融态的HDPE和m-LLDPE相互之间存在着較强的分子间作用，二者具有一定的相容性。
1.2与LDPE相容性
与传统的线型低密度聚乙烯相比，m-LLDPE/LDPE是热力学不相容体系。茂金属线型低密度聚乙烯在加工时表现黏度较高，是由于虽然其分子量分布较窄，共聚单体在分子链中分布均匀，使其具有优良力学性能，但是其分子量比Mw/Mn窄，使m-LLDPE易发生挤出不稳定现象。当挤出速率达到一定临界值时，茂金属线型低密度聚乙烯和其他线型聚乙烯一样，在熔体挤出过程中，挤出物表面会出现准周期性和自相似性的微小峰脊，与鲨鱼皮相似，即出现鲨鱼皮现象。工艺上常采用调整加工工艺条件，适当添加加工助剂，或者对原材料进行改性等方法来抑制鲨鱼皮现象的产生，并保证在较高的挤出速率下得到表面平滑的挤出物，从而提高生产效率，降低能耗。一般对于好的高分子材料，希望其在各个方面都具有优良的性能，比如不仅有良好的耐温性能、力学性能和专有性能，还要有良好的加工性能，而研发生产一种新的基体材料通常会需要很大投入，相比而言，将两种或两种以上的高分子材料共混，使共混物兼具各材料的优点，是一种工业上常用、易实现、性能改善良好的方法。将Mw/Mn较宽的ZN-LLDPE与Mw/Mn较窄的m-LLDPE共混可提高m-LLDPE的Mw/Mn，所以为了延缓或抑制m-LLDPE鲨鱼皮现象的产生，可采用Mw/Mn较宽的ZN-LLDPE与Mw/Mn较窄的m-LLDPE共混，同时还可以提高其加工性能。共混物中ZN-LLDPE的用量越高，这种改善作用越明显。虽然提高加工温度同样可以延缓或抑制鲨鱼皮现象的产生，提高加工性能，但这种方法在较高y条件下作用不明显，所以共混更有效。
2茂金属线型低密度聚乙烯主要应用
2.1传统膜产品
茂金属线型低密度聚乙烯生产的产品具有韧性较高、透明性好、抗污染能力和耐穿刺能力强、热封温度范围宽等优点。在改善和提高产品性能、薄膜减薄等方面具有非常明显的优势，主要用于生产重包装膜、保鲜膜、缠绕膜及农用棚膜等薄膜产品。包括：瓶装水、饮料、罐装商品、洗手液、清洁剂、保健品以及护肤品所用的收缩包装薄膜;大宗货物的托盘包装;多层手工流涎缠绕包装薄膜;农用温室大棚膜;中型及重型包装袋;以及各种用于食品、非食品的复合软包装薄膜。
茂金属线型低密度聚乙烯在线型低密度聚乙烯和低密度聚乙烯设备上都拥有极宽而且稳定的操作窗口，使其熔体挤出温度更低，且在较低加工温度下获得稳定的膜泡，实现稳定生产，进而提高了效率降低了能耗。用共混配方加工，由于mPE的使用，可以提高产量高达20%左右，从而有效提高生产效益。
2.2 POP膜产品
POP（聚烯烃塑性体），是使用茂金属催化剂生产的一种高性能C8单体共聚物，在高温和低温下均表现出出色的粘合力，优异的光学性能和韧性，卓越的低温热封性能（低起封温度，突出的热粘和热封强度），极佳的加工性能和洁净度（低气味及析出物），广泛应用在高附加值复合包装热封层（鲜肉、奶酪，各类干食品等），低温高速FFS充填包装线和严苛包装领域，设备保护膜（阳光板保护膜、电子设备保护膜等），个人护理、卫生和医疗领域，塑料的改性（如TPE改性）等。
3结束语
据统计，2000年至2015年茂金属线型低密度聚乙烯的需求在国内的年增长率为30%，到2025年国内年需求量将达500万吨，占国内线型低密度聚乙烯市场份额的33%0目前我国茂金属聚乙烯的需求量占亚太总量的50%左右，但树脂几乎全部依赖进口，国产企业任重道远。
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