張云峰，陳鵬

（1. 南京炫勝塑料科技股份有限公司，江蘇 南京 211106；2. 南京威格德塑料科技有限公司，江蘇 南京 211106）

0 前言

塑料作為現(xiàn)代新興的材料之一，在當(dāng)代四大基礎(chǔ)材料中，占據(jù)著極其重要的地位。與發(fā)達國家相比，我國的塑料產(chǎn)業(yè)起步較晚，基礎(chǔ)較差，但發(fā)展速度很快，目前已發(fā)展成為塑料產(chǎn)業(yè)大國。另一方面，由于我國的塑料人均消費量較大，因而塑料原料稀缺的現(xiàn)象也十分嚴重。在塑料產(chǎn)業(yè)中，聚乙烯是其中應(yīng)用最為廣泛的類型，發(fā)展成熟，產(chǎn)量巨大。

目前，隨著聚乙烯塑料產(chǎn)品出現(xiàn)了多樣化的發(fā)展勢頭，廢棄物的數(shù)量也急劇攀升。為了減少資源浪費，提高我國塑料原料的利用率，解決原料稀缺的問題，可對低密度聚乙烯再生料進行改性研究，提高材料的附加值，使材料得以回收利用，促進我國塑料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

1 聚乙烯改性研究概述

1.1 物理改性

采用物理改性方法，可在保持原有PE分子鏈的基礎(chǔ)上，添加其他成分，以達到改性的目的。添加成分一般為無機材料，或是聚合物，通過構(gòu)造一個共混體系，以實現(xiàn)更加優(yōu)良的性能。在進行物理改性時，最好保證新成分能夠與PE相容，如果不能相容，則需另加增溶劑。同時，為保證共混體的力學(xué)性能，也應(yīng)對其內(nèi)部不同元素的相容性進行研究。研究方向大致有以下兩種：第一，針對填充物，進行表面改性，提高其活性，或使其細化，從而增大表面積；第二，添加偶聯(lián)劑。從偶聯(lián)劑的性質(zhì)來看，其分子一端“親水”，另一端“親油”，因而可起到連通過渡的作用[1]。例如，在玻璃纖維增強塑料中，一般采用硅烷偶聯(lián)劑。在兩種協(xié)同作用下，可增強其相容性，從而使改性后的共混體系具備更加優(yōu)越的力學(xué)性質(zhì)。

同時，在加工過程中，由于機械力的存在，以混煉機為例，在其慢速輥與快速輥，或擠出機螺桿與內(nèi)壁之間，都存在著極大的機械外力，在機械力的作用下，會使高分子的分子量減少，破壞其力學(xué)性能，這正是添加偶聯(lián)劑的必要性。

1.2 化學(xué)改性

聚乙烯的化學(xué)改性方法，主要可分為四種，即共聚改性、氯化改性、交聯(lián)改性及接枝改性。通過共聚改性，可提高聚乙烯的沖擊性能，增加透明性，使其易于加工。如果要想材料具備良好的柔韌度，最好采用這一改性方法。氯化改性，是通過改變原有的分子結(jié)構(gòu)，將部分仲碳原子以氯原子取而代之，從而得到氯化聚乙烯的有效手段[2]。對于新形成的氯化聚乙烯，其優(yōu)點在于良好的耐臭氧性及耐低溫性，同時不易被化學(xué)藥品腐蝕，不易燃燒，電絕緣性能良好；交聯(lián)改性，可用于材料的物理機械強度提升用途，從而使聚乙烯材料更加適應(yīng)環(huán)境應(yīng)力，使其不易開裂，同時具備抗腐蝕性及抗蠕變性，這樣就擴大了原有材料的應(yīng)用范圍。其中，交聯(lián)改性又可具體分為輻射交聯(lián)、化學(xué)交聯(lián)、硅烷交聯(lián)三種不同的方式；接枝改性，是指在分子鏈中，通過引入功能基團，使其極性化[3]，這樣就可獲得極性基團的極性與反應(yīng)性，克服原有材料的弊端，補充新的功能，使材料性能得以完善。

2 低密度聚乙烯再生料基本性能分析

2.1 所需試驗用品

（1）試驗材料。基本材料為低密度聚乙烯再生料，使用農(nóng)用薄膜，將其粉碎、造粒，作為試驗樣品待用。此外，還需LDPE新料，2 426 K，燕山石化。

（2）主要儀器設(shè)備。為完成低密度聚乙烯再生料改性的研究，保證試驗結(jié)果的準確，需配備以下儀器設(shè)備：熔體流動速率測定儀，XNR—400C；平行雙螺桿擠出機，HAAKE Rheomex PTW16/40； 旋轉(zhuǎn)流變 儀，HAAKE MARS； 密 煉 機，HAAKE Rheomix 600 s； 微型注塑機，RR/TSMP/134； 電子萬能試驗機，QJ-210A； 萬能試驗機，Criterion44； 傅立葉紅外光譜儀（FT-IR），Nicolet—6700； 多功能 X 射線衍射儀，X’Pert PRO ； 型熱重分析儀（TGA），Q500； 差示掃描量熱儀（DSC），Q200； 掃描電子顯微鏡，Ultra 55； 高溫凝膠滲透色譜儀，PL—GPC 220。

2.2 試驗方法

（1）再生料的熔體流動速率測試 。測試流動速率，可利用XNR-400C 型熔體流動速度儀，測試溫度為190 ℃，負載 2.16 kg。 經(jīng)測試發(fā)現(xiàn)，再生料密度為 0.9275 g/cm3，小于0.94，為低密度聚乙烯的正常取值。流動速率為 0.3 g/10 min，由此可知，由于熔體粘度較大，降低了加工流動性。

（2）差示掃描量熱分析。從再生料及新料中取試驗樣品，分別為5 mg，在氮氣流量為50 ml/min的條件下，使用DSC分析儀，展開升溫及降溫的DSC測試。首先，從常溫升至200 ℃，恒溫2 min，以消除熱歷史；保持恒定的速率，再使其降溫至20 ℃；最后，再重新上升至200 ℃；在溫度變化速率上，始終保持在10 ℃/min。經(jīng)測試發(fā)現(xiàn)，再生料在整個過程可出現(xiàn)兩個熔融峰，分別為107.98 ℃和120.63 ℃。這說明，在低密度聚乙烯成分中，應(yīng)該含有其他樹脂。由于取材于農(nóng)用薄膜，而薄膜中含有LLDPE 和 LDPE[4]，因此可以斷定，用于試驗的再生料中含有LLDPE及LLDPE。

（3）力學(xué)性能測試。分別通過拉伸試驗和彎曲試驗兩項內(nèi)容，對再生料的力學(xué)性能進行測試。拉伸試驗中，設(shè)備為電子萬能材料試驗機 QJ—210A，以GB/T 1040.2—2006為標準；彎曲試驗中，設(shè)備為萬能材料試驗機 Criterion44，以GB/T 9341—2000為標準[5]。經(jīng)測試發(fā)現(xiàn)，與新料LDPE相比，再生料分子量更高，因而拉伸強度較高，但斷裂伸長率不足，這與試驗樣品中雜質(zhì)較多有一定關(guān)系。

（4）X 射線衍射測試。在熔融狀態(tài)下，分別將再生料及新料進行壓縮，使其成為厚度為1.5 mm的薄片，使用XRD分析儀，分別進行掃描。角度范圍 3～90°，銅靶，電壓為40 kV，完成晶態(tài)結(jié)構(gòu)的測試。測試后，發(fā)現(xiàn)二者存在幾乎近似的特征峰，但與新料相比，再生料的峰底寬度更窄。通過計算可知，在結(jié)晶度方面，再生料要明顯偏低。

3 結(jié)論

本文通過對低密度聚乙烯再生料改性基礎(chǔ)進行深入的研究和分析，指出為提高塑料產(chǎn)品的回收利用率，使我國的塑料產(chǎn)業(yè)更加完善，應(yīng)積極開展低密度聚乙烯再生料改性的研究。本文對聚乙烯改性進行了較為詳盡的概述，并在此基礎(chǔ)上，通過一系列的相關(guān)測試，對低密度聚乙烯再生料的基本性能展開了全面分析。

[1]王雄剛，曾憲通，周永生，左建東，趙建青. 回收高密度聚乙烯/廢膠粉共混體系的力學(xué)性能研究[J]. 塑料工業(yè)，2014，14(07)：189～190.

[2]何秀院，呂永康，任守仁，王銳，何敏. 基于廢聚乙烯塑料再生利用的直接制膜工藝研究[J]. 現(xiàn)代化工，2010，12(12)：135～136.

[3]孫璐，孫占英，趙雄燕，張仕，肖繼君，馬勁松，王磊，秦萬寶. 基于加工歷史的食品級塑料再生料鑒別方法可行性研究 [J]. 工程塑料應(yīng)用，2014，10(02)：109～111.

[4]邱玉超，徐東軍，王豐，賈德民. 廢舊聚乙烯復(fù)合材料的制備與性能研究[J]. 再生資源與循環(huán)經(jīng)濟，2011，15(07）：190～191.

[5]陶國良，王海琴，廖小軍，夏艷平. MMA-co-AA兩親性共聚物對聚偏氟乙烯膜性能及微觀結(jié)構(gòu)的影響[J]. 高分子材料科學(xué)與工程，2014，12(01)：278～279.