如何提高PE薄膜的抗穿刺能力？

線型低密度聚乙烯(LLDPE)是以乙烯與α-烯烴(如1-丁烯)共聚得到的聚乙烯樹脂，其密度范圍為0.910～0.940 g/cm3。LLDPE薄膜的綜合性能優異，具有良好的拉伸和撕裂強度，且耐寒、耐候性較好，是適合不同地區氣候條件被廣泛使用的通用薄膜(如農膜、棚地膜等)材料。LLDPE的分子鏈通常呈線型結構，主鏈上含有少量短支鏈結構，幾乎沒有長支鏈，因此在結晶時分子間排列較規整，形成的結晶尺寸較大，導致其薄膜產品的沖擊韌性和抗穿刺性能較差，透光性也不如低密度聚乙烯

茂金屬聚乙烯(mPE)是指茂金屬催化劑催化聚合得到的聚乙烯，其特點是相對分子質量分布窄、分子鏈為長支鏈結構且分布均勻，將其與普通LLDPE共混時可顯著改善LLDPE的強度、韌性和抗穿刺性能，并可提高薄膜透明性。但mPE存在生產成本高和不易加工等缺點，使其應用受到一定限制。用輻照法可在聚乙烯分子鏈上生成活性自由基，并引發枝化反應形成長支鏈，利用該方法制備的長鏈支化聚乙烯性能優異，尤其是加工性能好。

采用γ射線對LLDPE進行輻照處理得到輻照LLDPE(xPE)。用xPE和mPE分別與LLDPE共混改性制得抗穿刺LLDPE/xPE和LLDPE/mPE薄膜。利用DSC，GPC，SEM等方法分析了薄膜的抗穿刺性能。

一般認為聚乙烯薄膜的抗穿刺力與其分子鏈上的支化鏈分布有密切關系，mPE的分子鏈上由于含有少量長支鏈，可提高材料性能，故常用于共混改性提高聚乙烯的抗穿刺性能。3種LLDPE薄膜的抗穿刺性能曲線見圖1。從圖1可看出，LLDPE/mPE薄膜的抗穿刺力相比LLDPE薄膜顯著提高。這是因為，mPE較規整的鏈結構及少量長支鏈改進了LLDPE薄膜的抗穿刺性能。LLDPE/xPE薄膜的抗穿刺性能也明顯好于LLDPE薄膜，基本與LLDPE/mPE薄膜的抗穿刺實驗曲線接近，這與xPE主鏈上形成了少量長支鏈的結論相吻合。

厚度為30 μm 的3種LLDPE薄膜的抗穿刺性能，LLDPE薄膜的抗穿刺力為12.5 N。對于LLDPE/xPE薄膜，當m(LLDPE)∶m(xPE)=90∶10時，LLDPE/xPE薄膜的抗穿刺力為12.7 N，較LLDPE薄膜僅提高了1.6%。這可能是因為，xPE中的長支鏈含量較低，當其用量較少時，其增強分子鏈纏結的效果還不明顯。隨xPE含量的增大，LLDPE/xPE薄膜的抗穿刺力先逐漸增大后略有減小。當m(LLDPE)∶m(xPE)=80∶20時，LLDPE/xPE薄膜的抗穿刺力為14.4 N，較LLDPE薄膜提高了15.2%，說明xPE用量的提高可使共混體系中長支鏈明顯增加，體系中分子鏈纏結和晶區“系帶”增加，從而提高薄膜的抗穿刺性能。對于LLDPE/mPE薄膜，當m(LLDPE)∶m(mPE)=90∶10時，薄膜抗穿刺力為14.5 N，較LLDPE薄膜提高約16.0%;繼續增大mPE的含量，薄膜的抗穿刺力變化不大。實驗結果表明，少量的mPE即可明顯提高LLDPE/mPE薄膜的抗穿刺性能，這是由于mPE的相對分子質量分布較窄、分子結構較規整、長支鏈較多且分布較加均勻。