1、43加工与应用NO.02 2023塑料科技 Plastics Science and Technology一种高效热反射聚合物薄膜的制备与性能研究刘恩吉1,2,刚铭均1,2,邵文君1,2,宋立新1,2,刘立志1,史 颖1*（1.沈阳化工大学高分子产业高端制造研究院，辽宁 沈阳 110142；2.沈阳化工大学材料科学与工程学院，辽宁 沈阳 110142）摘要：采用线型低密度聚乙烯（LLDPE）作为基材，加入双组分近红外反射添加剂，通过熔融共混技术和流延工艺制备LLDPE近红外反射复合薄膜。研究双组分添加剂对LLDPE薄膜的结构、热反射性、光学性能、力学性能的影响。结果表明：添加剂在聚合物基材中促
2、进薄膜结晶与取向，当添加剂质量分数逐渐增加，薄膜的光学性能逐渐降低，而力学性能呈现先上升后降低的趋势。通过小角计算，颗粒的回转半径随添加剂质量分数的增加逐渐增大。当添加剂质量分数为1%时，颗粒的回转半径增至57.2 nm。添加剂团聚情况随添加剂质量分数的增加而增多。添加剂能够大幅提高薄膜热反射性能，添加剂质量分数为0.5%时，薄膜反射率达到峰值。该研究对优化热反射薄膜的综合性能具有指导意义。关键词：线型低密度聚乙烯；近红外光反射；热反射；聚合物薄膜中图分类号：TQ325.1+2 文献标识码：A 文章编号：1005-3360（2023）02-0043-06 DOI：10.15925/ki.iss
3、n1005-3360.2023.02.009Preparation and Properties of A High Efficient Thermal Reflective Polymer FilmLIU En-ji1,2,GANG Ming-jun1,2,SHAO Wen-jun1,2,SONG Li-xin1,2,LIU Li-zhi1,SHI Ying1*(1.Advanced Manufacturing Institute of Polymer Industry,Shenyang University of Chemical Technology,Shenyang 110142,Ch
4、ina;2.College of Materials Science and Engineering,Shenyang University of Chemical Technology,Shenyang 110142,China)Abstract：Linear low density polyethylene(LLDPE)was used as the substrate,and two-component near-infrared reflective additives were added.LLDPE near-infrared reflective composite films
5、were prepared by melt blending technology and casting process.The effects of two-component additives on the structure,thermal reflectivity,optical properties and mechanical properties of LLDPE films were studied.The results show that the additives promote the crystallization and orientation of the f
6、ilm in the polymer substrate.When the mass fraction of the additive increases gradually,the optical properties of the film decrease gradually,while the mechanical properties increase first and then decrease.By small angle calculation,the radius of gyration of the particles increases with the increas
7、e of the mass fraction of the additive.When the mass fraction of the additive is 1%,the radius of gyration of the particles increases to 57.2 nm.The agglomeration of additives increases with the increase of additive mass fraction.The additive can greatly improve the heat reflection performance of th
8、e film.When the mass fraction of additive is 0.5%,the reflectivity of the film reaches peak.This study has guiding significance for optimizing the comprehensive performance of heat reflective film.Key words：Linear low density polyethylene;Near-infrared light reflection;Thermal reflection;Polymer fil
9、m近红外光产生的热辐射占太阳能总辐射的50%1，是造成“城市热岛效应”和降低农作物产率的源头。为提高薄膜的热反射性能，科研人员进行大量研究。在聚合物薄膜中填入近红外反射添加剂，因其工艺简单、成本低、改性收稿日期：2022-09-11*联系人，引用本文：刘恩吉,刚铭均,邵文君,等.一种高效热反射聚合物薄膜的制备与性能研究J.塑料科技,2023,51(2):43-48.Citation：Liu E J,Gang M J,Shao W J,et al.Preparation and properties of a high efficient thermal reflective polymer f
10、ilmJ.Plastics Science and Technology,2023,51(2):43-48.44加工与应用NO.02 2023塑料科技 Plastics Science and Technology效果好，得到广泛关注。Gulrez等2采用不同牌号的近红外反射添加剂和紫外反射添加剂与聚乙烯(PE)树脂基底共混，制备适合农用的单组分PE大棚膜，但大棚膜的反射率最高为20%左右。Zhang等3报道一种具有超疏水表面的近红外反射PE薄膜，这种薄膜具有自清洁功能，使薄膜近红外反射效果不受灰尘影响而降低，但是近红外光反射率不高，平均为35%，其中部分波长反射率低于15%。添加单组分近红外
11、反射添加剂后，薄膜的热反射性能提升不明显，其他性能也受到影响。本实验采用理论复配的双组分近红外反射添加剂与LLDPE共混，并采用流延工艺制备薄膜。考察了不同含量的复配双组分添加剂对薄膜材料的结构、热反射性能、光学性能、力学性能的影响。1实验部分1.1主要原料线型低密度聚乙烯(LLDPE)，DFDA-7042N，密度为(0.9200.003)g/cm3，熔体流动速率为(2.00.5)g/10 min，抚顺石油化工公司；近红外反射添加剂，Brown 33 和Green 50，上海臣莱化工科技有限公司。1.2仪器与设备前挤压双螺杆挤出机，TDS-20B，南京诺达鑫业挤出装备有限公司；流延机，MLR-
12、500，莱伯泰科仪器股份有限公司；差示扫描量热仪(DSC)，TA Q100，美国TA公司；广角/小角 X 射线散射结构分析仪(WAXD/SAXS)，Nano-inXider，法国Xeuss公司；雾度仪，TH-100，杭州彩谱科技有限公司；紫外-可见-近红外分光光度计(UV-Vis-NIR)，UV-3600，岛津企业管理（中国）有限公司；电子万能材料试验机，Instron3365，美国英斯特朗公司。1.3样品制备将一定比例的Brown 33和Green 50混合制备复配近红外反射添加剂，将复配近红外反射添加剂颗粒与LLDPE均匀混合，采用前挤压双螺杆挤出机，制备LLDPE近红外反射颗粒。采用造粒
13、机切割颗粒，干燥后密封。将LLDPE近红外反射颗粒经过流延机，在200 的加工条件下制备厚度均匀的LLDPE近红外反射复合薄膜，表1为LLDPE近红外反射复合薄膜的配方。1.4性能测试与表征DSC测试：N2气氛，将58 mg的样品放入顶部开孔的铝制坩埚，以10/min的加热速率从40 加热至200，恒温5 min消除热历史，以相同的速率冷却至0，将样品又以同样的速度加热至200，自然冷却至室温。SAXS测试：散射波长为0.154 2 nm的30 W铜靶辐射()，光源到样品的距离为1 100 nm。采样时间为1 200 s，散射数据由Dectris EIGER2 Si 500K、S/N E-01
14、-0417探测器采集，像素为75 m75 m。由布拉格定律可知，峰值qmax的位置与长周期(L)有关。L和q的计算公式为：L=2/qmax（1）q=4(sin)/（2）式（1）、式（2）中：q为散射矢量，nm-1；为X射线波长，nm；为散射角(2)的一半，()。WAXD测试：X射线源包含一个30 W密封管，X射线发生器和铜靶。波长为0.154 nm(Cu-K)。在像素尺寸为75 m75 m的EIGER2 Si 500K、S/N E-01-0417二维虚拟探测器系统上记录X射线强度。光斑尺寸为0.9 mm，采样时间为300 s。薄膜样品摆放方向为MD方向竖直。雾度和透光率测试：按GB/T 241
15、02008进行测试。用夹具将薄膜夹紧并展平，使其紧贴在测试口，分别检测薄膜不同区域三次，测得总雾度(H)、内部雾度(Hi)和透光率(T)。紫外-可见光-近红外漫反射(UV-Vis-NIR)测试：薄膜样品测试面尺寸1 cm2，将样品平整均匀地置于样品室中，光源发出的光经过样品，在其内部经过反射、吸收和折射的作用，漫反射出的光由积分球收集，聚焦以后达到检测器，光电倍增管检测器用于紫外光区和可见光区；InGaAs和PbS检测器用于近红外光区。通过样品与参比的信号差异，转化为样品的紫外-可见漫反射光谱。拉伸性能测试：按GB/T 1040.32006进行测试，薄膜厚度为100 m，拉伸速度为200 mm
16、/min。2结果与讨论2.1复配近红外反射添加剂方案分析图1为Brown 33和Green 50的可见光-近红外光的光谱反射率。从图1可以看出，Brown 33在1 0002 500 nm范围内的反射率较高，平均高达60%；在1 0002 000 nm范围内图1Brown 33和Green 50的可见光-近红外光的光谱反射率Fig.1 Visible near-infrared light spectral reflectance of Brown 33 and Green 50表1LLDPE近红外反射复合薄膜的配方/%Tab.1 Formula of LLDPE near-infrared reflection composite films/%样品LLDPE-0.1%LLDPE-0.3%LLDPE-0.5%LLDPE-1.0%LLDPE-2.0%LLDPE-5.0%LLDPE100100100100100100复配近红外反射添加剂0.10.30.51.02.05.045加工与应用NO.02 2023塑料科技 Plastics Science and Technology平均反射率高
