添加剂对双向拉伸尼龙薄膜性能的影响

添加剂对双向拉伸尼龙薄膜性能的影响

王敏君

在当前的对双向拉伸尼龙薄膜的性能研究中，通过使用添加剂来影响拉伸尼龙薄膜的性能是很重要的一个研究方向，论文重点研究了不同种类的润滑剂、芳香尼龙对双向拉伸尼龙薄膜性能的拉伸和冲击性都存在不同程度的影响。

关键词：添加剂尼龙薄膜双向拉伸

1.1尼龙6（PA6）的基本特性

尼龙6（PA6）具备了很好的加工以及机械性能，同时也具备很好的气体阻隔性，其在汽车制造和机电零部件加工中具有非常广泛的应用，此外在食品药品制造业、饮料灌装以及商品外膜包装等方面也具有很好的应用，而作为主要包装材料的双向拉伸尼龙薄膜也受到了社会各界的高度认可。其具备了很好的柔韧性以及拉伸性，能够耐受高强度的穿刺，而且复合强度大，可以很好的用于包装肉制品、鱼类、油脂以及需要保鲜的食品等，而且保存效果也要比通常的塑料薄膜效果好，存放周期是塑料薄膜的两倍以上，当前，我国国内的双向拉伸尼龙薄膜在生产上已经实现国产化，而对于一些原材料的加工，国内的厂家基本都可以实现自我生产，这对我国的双向拉伸尼龙薄膜的发展来说至关重要。

1.2添加剂对双向拉伸尼龙薄膜生产的主要作用

在国内的实际生产中，能够影响薄膜性能的主要是生产薄膜的专用树脂的性能以及双向拉伸的工艺，而添加剂则对薄膜则对薄膜的加工过程发挥着重要作用，比如尼龙材料要保持一定含量的单体以及低聚物，太高则会影响尼龙材料的性能，而在实际加工时单体同低聚物会被吸附在冷凝辊上面，而这会导致流延片上形成许多的景点和鱼眼，直接造成了薄膜的性能和稳定性的下降，还会造成气体的渗透性变大。通过相关的研究发现，尼龙6等在结晶过程中会形成α晶型，而这些尼龙并被不能用来生产双向拉伸薄膜，如果在其中加入尼龙69、尼龙12等在结晶时形成的γ晶型，或者一些带有二甲苯二胺基团的芳香尼龙成分，均能够提薄膜的均匀性。

而双向尼龙拉伸薄膜的工艺还包含了熔融挤出，骤冷结晶，在加热到一定程度再进行拉伸等一系列过程，而这些过程受自身的分子链结构以及外界加工环境的影响比较大，在也让双向拉伸尼龙薄膜的生产变得更加复杂，在对尼龙12薄膜的结构以及形态特征的研究中发现，双向拉伸尼龙12薄膜是单斜γ晶型，并且晶胞尺寸不会随拉伸的外在条件而发生改变，当环境温度上升、退火处理等会造成长周期的增加，此外有关研究学者还发现，尼龙6的挤出流延片在室内温度下冷却并且退火时间超过两周时，就会形成β晶型，就会失去良好的拉伸性。

1.3添加剂对薄膜性能的影响

在现实生产制作薄膜时，因为尼龙薄膜的粘性太高，钢性较弱，所以树脂和螺杆剪切比较严重，这会造成电流波动不稳定等一系列问题，所以，在实际生产时会加入一些添加剂来提高薄膜的生产工艺，比如，在尼龙6进行结晶时可以通过加入结晶核剂来使尼龙6的结晶更加细致，避免产生较大的球晶；树脂中之中添加少量的无机粉末可以减弱薄膜之间的粘性，或者使用润滑剂来增加膜的润滑性;在树脂中加入5%的聚乙二酰间苯二甲胺则能够有效的降低薄膜破损发生的概率等，在经过研究之后发现了薄膜在使用时不同的条件下会产生不同的结晶情况，无机添加剂虽然能够提高结晶度，但是相应的会减慢结晶的速度；而无机核剂则是提高了尼龙6的结晶度和结晶速度，这二者对都会对尼龙6树脂结晶造成影响。

2.1添加剂对于双向拉伸尼龙薄膜韧性的影响

在制造拉伸较强的薄膜时一些韧度要求较高的材料时，对尼龙的拉伸性要求非常高，在经过改性后尼龙的6的的树脂拉伸度可以扩大2.5倍以上，而抗冲击性也将大大提升。再加入核剂如TMB-5之后，薄膜的断裂拉伸应边提高到两倍以上，而抗冲击程度也有微小的上升，而加入MXD6时，尼龙的抗冲击轻度会有较大幅度的增加，断裂拉伸长率增加将近两倍，成核剂还会使晶粒变小，进而提升薄膜的韧性。

2.2添加剂对于双向拉伸尼龙薄膜结晶的影响

有关研究表明，常见的结晶结构有α晶型和γ晶型，在熔融的聚酰胺骤冷后，在对其在130℃的的温度下进行加热会生成γ晶型，而当温度上升并且处于210℃以内时会同时存在γ晶型和α晶型，而当温度超过210℃时只剩下γ晶型，而添加滑石粉等无机核剂时，就会让晶型的种类大部分集中于α晶型，因此我们可以通过添加核剂来控制晶型。

此外，需要注意的是尼龙6的α晶型，因为阿尔法晶型存在两个特征峰，而峰值则处于20℃和23℃，而γ的峰值则位于21.5℃左右。因此在加入添加剂时还要充分考虑到温度的影响。在薄膜的流延过程里，尼龙的熔体经挤出机溶融混合后，会在模上通过冷凝辊冷却形成一定厚度的薄片，而这种条件下的熔体会在结晶时生成不稳定的γ晶型，因为尼龙6拥有比较整齐的对称结构和氢键作用，结晶的效率很高，通常尼龙的初始结晶温度在190℃左右，结晶温度在185.3℃，而受到添加剂的影响，结晶的温度会适当降低一到两度。

3.1改性尼龙双向拉伸性能

因为非晶态高聚物和结晶高聚物的性能有很大的不同，因此拉伸的方法也不一样，对非结晶高聚物来说，需要先对其进行加热软化呈粘流状态，再将其缓慢的冷却到适合拉伸的玻璃化转变温度，在恒温的状态下或者较低温度时进行双向拉伸，再突然降低温度到玻璃转化温度下；而结晶型高聚物则需要对其进行加热到结晶温度的熔点，等到结晶消失时再进行突然降温，流延片就会呈无定形状，然后在进行加热至温度达到玻璃化，从而进行双向拉伸，所以，玻璃化转变温度是双向拉伸薄膜工艺中的重要因素。

3.2添加剂对薄膜玻璃化转变温度的影响

添加剂对于薄膜玻璃化转变的温度有很大的影响，以尼龙6为例，在不添加任何添加剂的情况之下，尼龙6的玻璃化转变温度是79.2℃，这也就是说温度只有达到80℃才能进行拉伸。如果温度低于80℃时，由于拉伸困难，而且容易发生薄膜断裂的情况，在添加特定的添加剂之后玻璃化转变温度会明显降低；比如，在加入一定浓度的硬脂酸那后，玻璃化转变温度会降低12℃；而别的添加剂通常会降低10℃，增塑的效果也比较好。这对尼龙薄膜拉伸的工艺非常关键

有着非常好的气体阻隔，尤其是在处于高温环境时，它能够实现阻隔，当MXD6和尼龙6混合之后，会影响尼龙6的结晶能力，也会降低薄膜的结晶度。

4结束语

对双向拉伸尼龙薄膜性能的影响方面，再经过混合添加剂之后，会大幅度提高尼龙6的性能，提升其抗冲击性以及断裂伸长率，而且能够保证6尼龙结晶时α晶型为主要晶型，而且6尼龙玻璃化转变温度同没有混合添加剂相比较，则下降了10℃到20℃。这其中，具有代表性的硬脂酸那拥有很明显的增速效果，其在进行玻璃化转变温度会降低20℃左右；尼龙6的切片流延在遭遇突然低温时会形成γ晶型，而在拉伸之后则会转变成为较为稳定的α晶型，通过一系列的研究能够发现其峰值在23℃附近；而另一种添加剂核剂在对双向拉伸尼龙薄膜也具有一定的影响，薄膜会具备更好的力学特性以及比较低的雾度，这会大幅度提高双向拉伸尼龙薄膜的整体性能。综合以上集中薄膜可以看出，要正确分析不同种类的添加剂对薄膜性能的影响程度，进而通过需要达到的目标来选择添加何种添加剂。

参考文献：

【1】何明，双向拉伸薄膜中添加剂的运用，化工专业，2006.03.09；111-3

【2】樊凯非，双向拉伸薄膜的制作工艺。化工进展，2004-2-2；222-224

【3】张爱民，膜用尼龙树脂的机构性能表，高分子材料科学工程；2006-5-22