如何提高PE薄膜的抗穿刺能力？

线型低密度聚乙烯(LLDPE)是以乙烯与α-烯烃(如1-丁烯)共聚得到的聚乙烯树脂，其密度范围为0.910～0.940 g/cm3。LLDPE薄膜的综合性能优异，具有良好的拉伸和撕裂强度，且耐寒、耐候性较好，是适合不同地区气候条件被广泛使用的通用薄膜(如农膜、棚地膜等)材料。LLDPE的分子链通常呈线型结构，主链上含有少量短支链结构，几乎没有长支链，因此在结晶时分子间排列较规整，形成的结晶尺寸较大，导致其薄膜产品的冲击韧性和抗穿刺性能较差，透光性也不如低密度聚乙烯

茂金属聚乙烯(mPE)是指茂金属催化剂催化聚合得到的聚乙烯，其特点是相对分子质量分布窄、分子链为长支链结构且分布均匀，将其与普通LLDPE共混时可显着改善LLDPE的强度、韧性和抗穿刺性能，并可提高薄膜透明性。但mPE存在生产成本高和不易加工等缺点，使其应用受到一定限制。用辐照法可在聚乙烯分子链上生成活性自由基，并引发枝化反应形成长支链，利用该方法制备的长链支化聚乙烯性能优异，尤其是加工性能好。

采用γ射线对LLDPE进行辐照处理得到辐照LLDPE(xPE)。用xPE和mPE分别与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。

一般认为聚乙烯薄膜的抗穿刺力与其分子链上的支化链分布有密切关系，mPE的分子链上由于含有少量长支链，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种LLDPE薄膜的抗穿刺性能曲线见图1。从图1可看出，LLDPE/mPE薄膜的抗穿刺力相比LLDPE薄膜显着提高。这是因为，mPE更规整的链结构及少量长支链改进了LLDPE薄膜的抗穿刺性能。LLDPE/xPE薄膜的抗穿刺性能也明显好于LLDPE薄膜，基本与LLDPE/mPE薄膜的抗穿刺实验曲线接近，这与xPE主链上形成了少量长支链的结论相吻合。

厚度为30 μm 的3种LLDPE薄膜的抗穿刺性能，LLDPE薄膜的抗穿刺力为12.5 N。对于LLDPE/xPE薄膜，当m(LLDPE)∶m(xPE)=90∶10时，LLDPE/xPE薄膜的抗穿刺力为12.7 N，较LLDPE薄膜仅提高了1.6%。这可能是因为，xPE中的长支链含量较低，当其用量较少时，其增强分子链缠结的效果还不明显。随xPE含量的增大，LLDPE/xPE薄膜的抗穿刺力先逐渐增大后略有减小。当m(LLDPE)∶m(xPE)=80∶20时，LLDPE/xPE薄膜的抗穿刺力为14.4 N，较LLDPE薄膜提高了15.2%，说明xPE用量的提高可使共混体系中长支链明显增加，体系中分子链缠结和晶区“系带”增加，从而提高薄膜的抗穿刺性能。对于LLDPE/mPE薄膜，当m(LLDPE)∶m(mPE)=90∶10时，薄膜抗穿刺力为14.5 N，较LLDPE薄膜提高约16.0%;继续增大mPE的含量，薄膜的抗穿刺力变化不大。实验结果表明，少量的mPE即可明显提高LLDPE/mPE薄膜的抗穿刺性能，这是由于mPE的相对分子质量分布更窄、分子结构更规整、长支链较多且分布更加均匀。