孙文秀,石捷强,周淑花

(中国石油吉林石化公司 研究院，吉林 吉林 132021)

目前，国内二元乙丙橡胶包装内衬为聚乙烯薄膜，用户使用二元乙丙橡胶用于润滑油之前必须把内衬包装膜扒掉，否则因为聚乙烯内衬膜不溶于润滑油而出现不溶物，导致润滑油无法继续使用[1-4]。由于二元乙丙橡胶(EPM)的门尼黏度低，性状黏软，有冷流现象[5-8]，包装内衬膜较难扒脱，为此，要研发一种新的包装内膜替代现用聚乙烯内衬膜。研发的内衬膜无需剥离，能随同EPM较好地溶于润滑油，但也要求这种内衬膜具有一定的拉伸强度，起到内包装的作用。在研发过程中薄膜拉伸强度是一项重要的测试指标。在没有测试方法可依据的情况下，作者通过一系列实验，最终确定了适用于本实验的薄膜拉伸强度的测试方法，为研究替代包装膜提供了分析数据的支持。

1 实验部分

1.1 原料与仪器

J-0010包装膜：中国石油吉林石化公司有机合成厂；1#、2#、3#、4#包装膜:研发膜，中国石油吉林石化公司研究院。

厚层切纸机：868，上海云广机械制造有限公司；标准切刀：5型(哑铃型)、切片机：GT-7016-A、测厚仪：GT-313-Al，台湾高铁科技股份有限公司；电子万能试验机：WDW-20，上海华龙测试仪器股份有限公司。

1.2 试样型状

2型试样：宽度10 mm，长度150 mm的长型样条；5型试样：窄部宽度为(6±0.4)mm的哑铃型样条。

1.3 仪器工作条件

预加载速度：10 mm/min；预加载目标值：0.2 N；拉伸速度：500 mm/min。

1.4 样品处理

2型试样裁切：将待测塑料薄膜平整夹于两张A4打印纸中间。其中，薄膜上层的打印纸正面是具有行高、列宽的多行表格。将夹有待裁切塑料薄膜的打印纸固定在切纸机上，见图1。

图1 用切纸机裁2型试样

按表格上的边框线和网格线准确切割打印纸，做到一次切透两层打印纸，取出切下的纸条，中间的塑料条便是所要的待测样条，见图2。检查样条边缘应光滑无缺口。

图2 2型试样

5型试样裁切：将待测塑料薄膜平整铺在两张A4纸上面，薄膜上面放好5型标准切刀，切片机对切刀施加负荷后，冲切得到5型试样，见图3。样条边缘应光滑无损。

图3 5型试样

1.5 试样状态调节和实验的标准环境

按GB/T 2918—1998[9]规定进行状态调节，温度为(23±2)℃，状态调节时间不少于4 h，并在此条件下进行实验。

1.6 拉伸强度的测定

实验前，将万能试验机的夹具换成传感器适于测薄膜拉伸强度的夹具。开启工作站和万能试验机，用“试验软件”进行拉伸测试。实验结束，工作站显示本次拉伸强度的测试结果，平行试样数量不少于5个。工作软件直接显示的拉伸强度结果通过公式(1)、(2)[10]计算得到：

(1)

A=b×h

(2)

式中，σM为拉伸强度，MPa；F为所测的拉伸负荷，N；A为试样原始横截面积，mm2；b为试样中部宽度，mm；h为试样厚度，mm。

2 结果与讨论

2.1 试样型号的确定

GB/T 1040.3—2006[11]中对塑料薄膜拉伸性能的测定给出了多种样型。近年来，薄膜拉伸性能测试的样型无论是国家标准GB/T 1040.3—2006 还是ASTM D882—2012[12]都明确规定：当受试材料规范无特别强调时，优先选用2型试样。所以实验按标准推荐首先选用上述1.2中的2型试样。

用2型试样，夹具间的距离设为标准距离(100±5)mm，按1.3给出的仪器工作条件测J-0010包装膜的拉伸强度，平行测定5次。5次测试上夹具移动到拉伸机行程限高时，试样都没断裂，人工结束测试。拉伸强度测试结果见表1，测试曲线见图4。

表1 J-0010膜2型试样拉伸性能测试结果

由表1可见，用2型试样测J-0010包装膜的拉伸强度，σM>8.28MPa，拉伸断裂标称应变ε>660%。2型试样只能给出σM>8.28 MPa的结论。这种数据模式不利于比较替代薄膜和现用薄膜的拉伸强度。

由图4可见，J-0010包装膜是典型的韧性材料，拉伸断裂标称应变较大。

伸长位移/mm图4 J-0010膜2型试样拉伸性能测试曲线

对类似于J-0010包装膜这种有很高拉伸应变，超过试验机行程限度的样品，国家标准GB/T 1040.3—2006给出处理办法是允许把夹具间的初始距离减少到50 mm。

用2型试样，夹具间的初始距离减少到50 mm，其余条件不变，再测J-0010包装膜拉伸强度。J-0010包装膜试样在仪器限高内能够断裂，但都是在肩部断裂[13]。肩部断裂为无效断裂，得到的数据不应用来分析结果。如果多数的破坏出现在可接受破坏判据以外时，GB/T 1040.3—2006建议这种情况最好用哑铃型试样。

J-0010包装膜冲切出5型哑铃型试样，按1.3给出的仪器工作条件测J-0010包装膜的拉伸强度，试样在仪器行程限高内断裂，并且断裂位置都在标距以内，是有效断裂。实验结果见表2，拉伸性能测试曲线见图5。

表2 J-0010膜5型试样拉伸性能测试结果

由表2可见，用5型试样测J-0010包装膜的拉伸强度，σM=12.6 MPa，拉伸断裂标称应变ε=440%。由图5可见，J-0010包装膜5次测试都在拉伸机行程限高内断裂。

用2型试样和5型试样分别对J-0010包装膜进行拉伸实验，实验结果表明测试二元乙丙橡胶包装膜拉伸强度试样应该选用5型试样。

伸长位移/mm图5 J-0010膜5型试样拉伸性能测试曲线

2.2 拉伸速度的确定

GB/T 1040.3—2006中规定：薄膜的实验速度为100、200、300和500 mm/min。实验所用速度也是要确定的测试条件。

1#薄膜冲切出5型试样，按1.3设置仪器操作条件，试样分别以100、200、300、500 mm/min的拉伸速度进行实验，每个拉伸速度平行测定5次。实验结果见表3。

表3 1#薄膜不同拉伸速度测定的拉伸强度 σM/MPa

由表3可见，在不同的拉伸速度下测得的拉伸强度没有显著的变化，表明韧性塑料对拉伸速度的敏感性小，所以可以采用较高的拉伸速度，以缩短实验周期，提高效率。

ASTM D882—2012表述：拉伸断裂标称应变大于100%时，拉伸速度为(500±50) mm/min。实验中薄膜的拉伸断裂标称应变大于400%，所以拉伸强度实验速度选定为(500±50) mm/min。

2.3 样品测试

试样型号和拉伸速度确定后，用5型试样，500 mm/min的拉伸速度测2#、3#、4#研发膜的拉伸强度，每个样品平行测定5次，测试结果见表4。

表4 研发薄膜拉伸强度测试结果 σM/MPa

由表4可见，选用5型试样和500 mm/min的拉伸速度测试薄膜的拉伸强度能够满足测试要求，为工艺研究提供分析依据。

3 结 论

(1) 在没有2型试样标准切刀的情况下，将切纸机和计算机技术结合，裁切出合格的2型试样；

(2) 通过比较J-0010包装膜2型试样和5型试样的拉伸强度，测试方法选用5型试样；

(3) 分别以多种加载速度测试包装膜的拉伸强度后，实验选定拉伸速度为(500±50) mm/min，以缩短实验周期，提高测试效率；

(4) 薄膜拉伸强度实验方法的建立可以为研究人员提供所需要的分析测试数据。

参 考 文 献：

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[3] 兰黄鲜，谢东梅，弄庆强，等.聚乙烯透气膜专用料的制备[J].塑料科技，2011，39(3)：57-60.

[4] 陈斌康.我国BOPP薄膜及专用料的市场与发展[J].石油化工技术与经济，2010，26(5)：23-25.

[5] 金春玉，赵欣，苑立强，等.乙丙橡胶包装膜的评价[J].弹性体，2015，25(5)：69-71.

[6] 崔华，郭阳，孙文秀，等.润滑油黏度指数改进剂用乙丙共聚物研究进展[J].弹性体，2016，26(5)：89-91.

[7] 关颖.国内外乙丙橡胶市场及进出口分析[J].中国橡胶，2013，29(6)：21-27.

[8] 张心玲，王超.黏度指数改进剂的发展现状[J].润滑油与燃料，2014，24(1)：11-14.

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[11] 全国塑料标准化技术委员会塑料树脂产品分会.GB/T 1040.3—2006 塑料 拉伸性能的测定 第3部分：薄膜和薄片的试验条件[S].北京：中国标准出版社，2006：1-3.

[12] 美国材料与试验协会.ASTM D882—2012塑料片材拉伸性能的标准试验方法[S].美国费城：试验与材料学会出版社，2011：3.

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