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控制聚集结构提高BOPP薄膜产品性能(上)

双向拉伸聚丙烯(BOPP)薄膜具但交变实验箱的制造本钱较高有高光泽、高挺度、阻气性好、抗冲强度高等特点，是一种性能优良的高透明包装材料。从80年代后期开始至今，BOPP薄膜在食品、饮料、香烟、服装等行业的包装上得到广泛应用。

在BOPP生产过程中，通过合理控制材料的聚集态结构，可以进一步优化薄膜的物理力学性能。在BOPP生产过程中，结晶和取向等聚集态结构的控制在调整薄膜物理机械性能方面得到了广泛应用。

聚丙烯的结晶和取向

高分子聚合物的结晶形态和取向形态都是高分子链的有序化形态，但它们的有序程度不同。取向是分子链(高分子链、链段或微晶)在外力作用下，分子链作一维或二维方向有序化排列；结晶是三维有序化的过程，它是最规整的聚集态结构。

1．聚丙烯结晶的形态和结构

等规聚丙烯是一济南试金弹簧拉压实验机按其操作方式可以分为手动弹簧拉压实验机、全自动弹簧拉压实验机和微机控制弹簧拉压实验机种典型的结晶性高聚物，全同立构聚丙烯的晶体为单斜晶，其交角为99．6°，在晶胞中分子链成H3r螺旋。间同结构的聚丙烯为正交晶系，晶胞中分子链呈H41螺旋结构。等规聚丙烯的熔点仓储笼达200℃。完整晶体的熔融焓△Hu为5．80kJ／mol，熔融熵厶Su为12．1J／(℃?mol)。但是，由于通常的聚丙烯结晶体不是完全结晶的，因此实际使用的聚丙烯熔点为170℃左右。

通常从熔体在非外力应力场下自然冷却的聚丙烯是不能得到单晶结构的，只能得到球晶结构。通过高倍数的透射电子显微镜、扫描电子显微镜和原子力显微镜以及小角X射线衍射仪、中子衍射仪等先进仪器的应用，目前公认的高聚物在无外力场下，结晶的单晶为由折叠链片状晶体形成的聚集体。球晶是高聚物结晶的一种常见的特征形态，球晶是一种多晶体，通过在偏振光显微镜下观察球晶的生长过程，认为球晶是由一个晶核开始的，以相同的生产速率同时向空间各个方向放射生长形成的。在电镜下可以看到周期性的消光环，这是由于片晶以一定的周期协同扭转所致。

PP熔体经过模头后进入铸片工序经过激冷辊和水浴冷却，形成的是典型的球晶晶体，其尺寸数量级在微米和毫米之间。这时生成的球晶的大小和形态及结晶度的大小与结晶条件和环境有关。PP熔体在被挤出口模时，在拉伸力、剪切应力的作用下，高分子链沿流动方向伸展取向，这有利于高分子进行结晶；同时熔体挤出时由于温度很高，分子热运动剧烈，也存在强烈解取向作用，削弱了流动取向对结晶的影响。在激冷辊速度一定的情况下，水浴系统降温速度的快慢直接影响到晶体的大小和形态，缓慢降温形成较大尺寸的球晶微粒，其强度和熔点较高，不利于后续拉伸。降温迅速形成微小的晶体，结晶体的缺陷较多，只能达到较低级的结晶阶段，为纵向拉伸和横向拉伸提供了宽松的成膜条件。

还可以加人成核剂来改变此时球晶结晶度和结晶形态结构。外加成核剂可以控制球晶颗粒的大小，使球晶平均直径随降温速率变化不大，均可得到小的球晶。

2．聚丙烯的取向形态

由于高聚物分子链长度管件球阀与径向宽度这种特定结构的不对称性，使得它们可以在外力的作用下沿着特定方向优先作类似平行排列，也就是取向。高分子的分子链有分子链、链段等运动单元，其结晶体中又有晶片、晶带等多种形态结构，因此高分子取向也就包含着上述单元的取向。取向前高分子材料是各项同性的，取向后则呈现各项异性。按取向方向不同，可以分为单轴取向和双轴取向。

2．1聚丙烯的取向机理

聚丙烯的取向由两种运动单元分子链和链段进行，哪一个发生取向和取向程度的大小取决从高导热导电性能的铜合金新材料研发项目上马于聚丙烯的物理状态和拉伸工艺。在熔体挤出模头时，在拉伸和剪切应力作用下，发生的是分子链的取向。在纵拉和横拉时，由于是在高弹态区域对PP进行拉伸，发生的主要是链段取向，显然分子链的取向也是通过链段协同运动实现的。

像聚丙烯这种结晶聚合物的取向比较复杂，除了非晶区中发生的链段和大分子链取向外，还可能发生晶粒取向。一般而言，双向拉伸过程中的取向实质上是球晶的形变过程。在弹性形变阶段，球晶被拉成椭球形，再继续拉伸到不可逆形变阶段，球晶变成带状结构。在球晶形花砖腰线变过程中，形成了新的结晶结构被称为微丝结构，也存在使原有的折叠链片晶部分转变成了伸直链晶体。

2．2取向过程的热力学表征

聚丙烯的取向过程也是结晶过程，影响这一过程的动力学参数主要有温度、拉伸力，拉伸力使用时间及内部活化能等，而这些因素的内在联系是热力学的基本参数。拉伸取向过程中形变的本质是热力学第一定律、第二定律起决定作用。

缸套(待续)