（中石油克拉瑪依石化有限責(zé)任公司煉油化工研究院， 克拉瑪依 834000）

瀝青包裝方式逐漸向多元化方向發(fā)展以適應(yīng)市場(chǎng)需要，目前主要有鐵通、保溫罐車、軟包裝等包裝方式。各種包裝方式都有各自的適應(yīng)性，但都存在一定的局限性。鐵桶包裝成本高，須使用烘房或?qū)Ｓ妹撏霸O(shè)備；保溫罐車的包裝成本低，但是在運(yùn)輸過(guò)程中需要反復(fù)加熱，對(duì)瀝青質(zhì)量有負(fù)面影響；瀝青軟包裝便于儲(chǔ)存，適用于中遠(yuǎn)距離及一些交通不便利地區(qū)的瀝青運(yùn)輸。

軟包裝一般有紙袋包裝和塑料包裝兩種方式，其中紙袋包裝使用時(shí)容易與瀝青黏連，使用后殘留紙袋的處理會(huì)造成環(huán)境污染。而塑料軟包裝，一般以聚烯烴為主體原料制成，在一定溫度下進(jìn)行瀝青灌裝，使用時(shí)包裝袋和瀝青能夠混熔，不存在環(huán)境污染，是一種較為環(huán)保的瀝青包裝方式[1]。但是，隨著改性瀝青、高黏瀝青等瀝青產(chǎn)品的不斷開發(fā)應(yīng)用，對(duì)包裝袋的承溫及熔化提出了更高的技術(shù)要求。要求包裝袋能夠滿足不同瀝青產(chǎn)品對(duì)灌裝溫度的技術(shù)要求，并且與瀝青相容性好，熔化后不會(huì)漂浮在瀝青表面以及影響瀝青性質(zhì)。本研究中對(duì)常用的聚烯烴材料進(jìn)行熔點(diǎn)測(cè)試及耐熱試驗(yàn)，并進(jìn)行包裝袋配方試驗(yàn)、吹膜制袋試驗(yàn)及瀝青灌裝試驗(yàn)，以考察不同熔點(diǎn)聚烯烴材料單獨(dú)或復(fù)配使用時(shí)對(duì)瀝青包裝袋灌裝溫度的影響。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)原料

瀝青塑料包裝袋一般以聚烯烴類產(chǎn)品為原料，本試驗(yàn)中選取不同種類的聚烯烴作為原料，表1中1-3 號(hào)為三種聚乙烯原料，4、5 號(hào)為兩種聚丙烯原料，具體各種材料的基本性質(zhì)見(jiàn)表1。

表1 不同原料基本性質(zhì)

從表1可以看出，所選擇的三種聚乙烯，密度或熔體質(zhì)量流動(dòng)速率，簡(jiǎn)稱MFR（Melt massflow rate）有所不同，其中1 號(hào)、2 號(hào)密度相同，MFR 值有一定差別，3 號(hào)密度大，并且MFR 值相對(duì)較大；三種聚乙烯中1 號(hào)的拉伸斷裂標(biāo)稱應(yīng)變最大，3 號(hào)的拉伸屈服應(yīng)力最大；兩種聚丙烯4 號(hào)、5 號(hào)MFR 分別為3.0 和12，其中5 號(hào)的 Izod 沖擊強(qiáng)度更大。

1.2 試驗(yàn)方法

（1）原料耐熱試驗(yàn)。因?yàn)榫巯N產(chǎn)品的基本性質(zhì)中沒(méi)有明顯的關(guān)于材料耐熱以及熔化溫度的數(shù)據(jù)，本項(xiàng)研究中自行設(shè)計(jì)了耐熱試驗(yàn)方法，通過(guò)耐熱試驗(yàn)和差示掃描量熱法（簡(jiǎn)稱DSC）考察原料的耐熱溫度和熔融溫度。

耐熱試驗(yàn)：將少量各種原料置于烘箱內(nèi)，每次升溫5 ℃，在各溫度下恒溫15 min，觀察各聚烯烴的形態(tài)變化，將顆粒開始黏連或形態(tài)開始發(fā)生變化之前的溫度視為耐熱溫度；

DSC 分析：根據(jù)GB/T 19466.3—2004《塑料差示掃描量熱法》試驗(yàn)方法測(cè)試原料的熔融（也可稱為熔化）溫度，試驗(yàn)條件中升溫速率為20 ℃/min，該方法包括兩段升溫掃描過(guò)程，第一段升溫程序?yàn)橄裏釟v史，第二段為熔融溫度測(cè)試曲線。熔融溫度以消除熱歷史后的熔融峰進(jìn)行計(jì)算[2]。由于樣品內(nèi)部以及樣品皿均存在溫度梯度，會(huì)使樣品與樣品皿接觸的部分首先開始出現(xiàn)相變，此時(shí)為起始熔融溫度。

（2）以聚烯烴為原料，設(shè)計(jì)包裝袋配方。對(duì)配方原料進(jìn)行稱量、混合均勻，在平行雙螺桿擠出機(jī)上進(jìn)行擠出造粒后，在小型試驗(yàn)吹膜機(jī)上對(duì)混合粒子進(jìn)行吹膜試驗(yàn)?；旌蠑D出造粒采用SHJ-20C 雙螺桿擠出機(jī)，由南京杰恩特機(jī)電有限公司生產(chǎn)；混合粒子吹膜采用XH-430B 小型試驗(yàn)吹膜機(jī)，由東莞錫華檢測(cè)儀器有限公司生產(chǎn)；

（3）對(duì)各配方包裝膜進(jìn)行瀝青熱灌試驗(yàn)，試驗(yàn)中將包裝膜單層套在1 L 缸子內(nèi)，灌入約600 g熱90 號(hào)道路瀝青，觀察包裝膜狀況，考察其灌裝溫度。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 耐熱試驗(yàn)

為了考察各種聚烯烴的耐熱性能，按照1.2（1）中的方法進(jìn)行耐熱試驗(yàn)，具體結(jié)果見(jiàn)表2、表3。

表2 原料耐熱試驗(yàn)1

表3 原料耐熱試驗(yàn)2

由表2中的試驗(yàn)現(xiàn)象可以看出，三種聚乙烯中1 號(hào)耐熱溫度為120 ～125 ℃，2 號(hào)為120 ℃，之后隨溫度升高，外觀均為緩慢逐漸黏連，一直為膠黏態(tài)；3 號(hào)耐熱溫度高于1 號(hào)和2 號(hào)，耐熱溫度為130 ℃，并且在135 ～140 ℃顆粒迅速熔為液態(tài)。

由表3中的試驗(yàn)現(xiàn)象可以看出4 號(hào)聚丙烯的耐熱溫度為160 ℃，5 號(hào)的耐熱溫度為155 ℃。

2.2 DSC 分析

采用GB/T 19466.3—2004 測(cè)試各種聚烯烴的熔化溫度。DSC 分析中稱量測(cè)試前后樣品質(zhì)量，沒(méi)有變化，說(shuō)明樣品在測(cè)試溫度范圍內(nèi)沒(méi)有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，具體測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表4。

由表4中的DSC 分析結(jié)果可以看出，各種聚烯烴熔融溫度與耐熱試驗(yàn)的結(jié)果基本一致，DSC分析結(jié)果數(shù)據(jù)更精確，耐熱試驗(yàn)結(jié)果更為直觀。

表4 原料熔化溫度測(cè)試結(jié)果

2.3 配方設(shè)計(jì)及吹膜試驗(yàn)

為考察不同熔點(diǎn)的聚烯烴對(duì)包裝袋瀝青灌裝溫度的影響，分別以表1中的聚烯烴類材料單獨(dú)或兩兩復(fù)配，設(shè)計(jì)包裝袋配方，其中3 號(hào)聚乙烯原料的MFR 值太大，不適合單獨(dú)吹制薄膜。另外，每個(gè)配方中均外加0.3%硬脂酸作為潤(rùn)滑劑，以及0.03%的抗氧劑。具體各配方如表5所示。

表5 瀝青包裝袋試驗(yàn)配方 %

為保證配方5 ～8 中的聚烯烴能夠混合均勻，將配方原料分別經(jīng)過(guò)稱量，初步混合后，在上文1.2（2）所述平行雙螺桿擠出機(jī)上進(jìn)行擠出造粒，擠出造粒機(jī)各區(qū)工藝控制溫度設(shè)定見(jiàn)表6。

其中配方5 按溫度Ⅰ設(shè)定，配方6 按溫度Ⅱ設(shè)定，配方7、配方8 按溫度Ⅲ設(shè)定。然后在小型試驗(yàn)吹膜機(jī)上分別將各配方粒子吹膜，試制包裝袋小樣，試驗(yàn)中各塑料熔體連續(xù)通過(guò)膜口擠出，由壓縮空氣上吹吹脹、風(fēng)環(huán)冷卻和變頻牽引獲得雙折塑料包裝袋，包裝膜厚度為（0.06±0.01） mm，寬度為（18±2） cm。為保證各配方塑料熔體熔化均勻，以避免薄膜呈現(xiàn)樹皮狀、薄厚不均等現(xiàn)象，需設(shè)定合適的吹膜工藝溫度，具體如表7所示。

表6 擠出造粒機(jī)各區(qū)工藝控制溫度 ℃

配方1、2 按溫度Ⅳ設(shè)定，配方3 按溫度Ⅴ設(shè)定，配方4 按溫度Ⅵ設(shè)定，配方5 按溫度Ⅶ設(shè)定，配方6 按溫度Ⅷ設(shè)定，配方7、配方8 按溫度Ⅸ設(shè)定。其中由4 號(hào)聚丙烯材料單獨(dú)吹制的配方3 薄膜硬，單向易撕裂，4 號(hào)聚丙烯復(fù)配1 號(hào)聚乙烯的配方6 薄膜性能得到改善，其它配方薄膜均較好。最后，將所吹制的各配方包裝膜封切制袋，完成包裝袋的制備。

2.4 熱灌試驗(yàn)

對(duì)9 個(gè)配方所試制的包裝袋小樣按照1.2（3）中的方法進(jìn)行瀝青熱灌試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表8所示。其中包裝袋發(fā)黏、不漏袋的狀況視為可以灌裝的最高溫度，即耐熱溫度。

表7 吹膜機(jī)各區(qū)工藝控制溫度 ℃

表8 包裝袋熱灌試驗(yàn)

由表8中的試驗(yàn)結(jié)果可以看出，一種聚烯烴單獨(dú)吹膜，配方1、2 薄膜的熱灌溫度分別為123 ℃、120 ℃，略低于原料的耐熱溫度；配方3 熱灌溫度為153 ℃，配方4 為133 ℃，分別比原料耐熱溫度低10 ℃和17 ℃；兩種聚烯烴復(fù)配吹膜，由3 號(hào)和1 號(hào)聚乙烯復(fù)配后的配方5，可以吹膜制袋，并且瀝青熱灌溫度比單獨(dú)1 號(hào)材料的配方1高2 ℃，為125 ℃；由1 號(hào)聚乙烯復(fù)配4 號(hào)聚丙烯的配方6 熱灌溫度為135 ℃；由2 號(hào)、3 號(hào)聚乙烯材料分別與5 號(hào)聚丙烯材料復(fù)配后的配方7和配方8 的熱灌溫度分別為127 ℃、130 ℃?？梢钥闯?，兩種不同耐熱溫度的聚烯烴復(fù)配后，所制備包裝袋的耐熱溫度，不是簡(jiǎn)單的線性關(guān)系，而是更接近耐熱溫度低的那種材料；同時(shí)，由灌裝過(guò)程中包裝袋由發(fā)黏到漏袋的變化情況可以看出，聚烯烴材料MFR 值大，或復(fù)配MFR 值大的聚烯烴材料，包裝袋由發(fā)黏到漏袋的變化會(huì)更快。

3 結(jié)論

（1）自行設(shè)計(jì)的耐熱試驗(yàn)可以很好的反應(yīng)聚烯烴材料的耐熱溫度，測(cè)試結(jié)果與差示掃描量熱法（DSC）所測(cè)試熔融溫度有很好的一致性，并且更為直觀。

（2）如聚烯烴適合單獨(dú)吹膜制袋，由該材料所制備的包裝袋薄膜的瀝青熱灌溫度會(huì)比原料的耐熱溫度低，并且有些材料吹膜后耐熱溫度比原料低很多。

（3）可以通過(guò)聚烯烴材料之間的復(fù)配，改變材料的吹膜性能以及耐熱溫度，以滿足不同瀝青對(duì)熱灌溫度的需要，但兩種材料復(fù)配后的耐熱溫度不是簡(jiǎn)單的線性關(guān)系，而是更接近于耐熱溫度低的那種材料。

（4）由灌裝過(guò)程中包裝袋由發(fā)黏到漏袋的變化情況可以看出，聚烯烴材料MFR 值大，或復(fù)配MFR 值大的聚烯烴材料，包裝袋由發(fā)黏到漏袋的變化會(huì)更快。