高密度聚乙烯(HDPE)由于其优良的拉伸强度和阻隔性能广泛用于包装薄膜,但在包装带有尖锐突出部位的物品时,薄膜容易被刺破、开裂,影响薄膜的使用,为了进一步拓宽HDPE薄膜的使用范围,提高HDPE薄膜耐穿刺性能具有重要的意义。研究表明,薄膜的耐穿刺性能与薄膜的单位冲击破损质量的变化趋势是一致的,本文将以薄膜的单位冲击破损质量来表征薄膜耐穿刺性。 本文采用热塑性弹性体分别与碳酸钙(CaCO3)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)复合加入到HDPE基体树脂中,制备了两种不同用途且高性能低成本的HDPE薄膜。利用DSC、SEM、XRD分析比较了不同配方共混物的力学性能、流变性能、结晶行为以及CaCO3在共混物和薄膜中的分散形态。 将两种不同的热塑性弹性体POE、EPDM加入到HDPE中,结果表明在HDPE中添加热塑性弹性体能有效提高共混物薄膜的耐穿刺性,但拉伸强度有所下降。同等用量的弹性体加入到HDPE中,HDPE/POE共混薄膜的综合力学性能比HDPE/EPDM共混薄膜好。适当用量的刚性粒子CaCO3加入到HDPE/POE中,具有增韧增刚作用。在HDPE/POE/CaCO3体系中,当POE、CaCO3用量分别为10、wt％和5 wt％时,薄膜的单位冲击破损质量、拉伸强度、撕裂强度较之纯HDPE薄膜均有提高,特别是单位冲击破损质量与撕裂强度分别提高了95.6％和16.2％。在HDPE中添加POE、CaCO3有利于降低共混体系的平衡扭矩,降低能耗,降低成本。SEM观察显示,当CaCO3用量为5wt％时,CaCO3在基体中颗粒较小且分散均匀；碳酸钙用量超过5wt％,CaCO3由于团聚在基体中分散颗粒较大且不均匀。因此,CaCO3用量较多时,利用一次熔融共混过程中的有限剪切力难以使无机填充粒子CaCO3获得良好的分散。 两步加工法制备共混物薄膜,即第一步将高含量CaCO3粒子与部分基体树脂(HDPE、POE)进行熔融共混制备母料,再将所得填充母料与一定量的HDPE和POE进行二次熔融共混,从而实现无机填充粒子的良好分散。结果表明,在工艺参数相同时,母料法制备的薄膜力学性能比一次挤出法要好,当POE、CaCO3用量分别为10 wt％和10 wt％时,母料法制备的薄膜单位冲击破损质量、拉伸强度、断裂伸长率比一次挤出法制备的薄膜力学性能分别提高了52.5％、36.8％、14.1％,而薄膜透光率基本相同。SEM观察表明,通过母料法,CaCO3粒子在共混体系中分散比一次挤出法更加均匀。 在HDPE中添加热塑性弹性体POE及适当用量的CaCO3粒子,可以提高共混物薄膜的单位冲击破损质量,但薄膜的透光率下降。为了制备透光性较好的薄膜,采用LLDPE和热塑性弹性体POE对HDPE薄膜进行改性。结果表明,在HDPE中添加LLDPE,共混物薄膜的拉伸强度较纯HDPE薄膜有所增加,而单位冲击破损质量则有所下降。DSC、XRD及SEM表征结果显示,HDPE/LLDPE共混薄膜中形成了完整、致密,并且取向分布的串晶互锁结构。在HDPE/LLDPE/POE三元体系中,当POE、LLDPE用量分别为10 wt％和15、wt％时,薄膜的单位冲击破损质量、拉伸强度、断裂伸长率较之纯HDPE薄膜分别提高113％、2.3％、36.0％,透光及其它综合性能良好。