聚丙烯镀铝流延膜电晕层专用料的开发与应用

杨来琴

（中石化宁波新材料研究院有限公司）

0. 前言

随着人类健康环保要求日益高涨，终端消费者对产品包装的要求也越来越高，要求包装具有更好的透明可视性，同时，出于食品保鲜、保香、安全性考虑，对包装材料阻隔要求越来越高。品质良好及复合结构、外观结构设计合理的包装是保持被包装物品质、延长保质期的重要保障之一。在流延聚丙烯（CPP）薄膜电晕层表面采用真空镀铝工艺，使之附着一层极薄且分布均匀的铝层，可以极大提高薄膜阻隔性，同时还赋予薄膜金属光泽外观、防潮、阻光等性能，CPP 镀铝薄膜优越的性能使其获得市场认可，应用越来越广泛，产业迅速发展。

我国CPP 镀铝基材膜使用的原料特别是电晕层料几乎依赖进口。由于供应量、价格、运输周期、汇率波动等因素，国外原料无法满足快速发展的CPP 镀铝膜产业需求，因此制约着国内高档次膜包装材料的开发[1]。因此，研究和开发具有高透明度、极少外观瑕疵点、镀铝层附着力高的电晕层专用料，具有重要意义。

镇海炼化不断摸索CPP 镀铝基材膜应用范畴，成功研制开发了真空镀铝级CPP 膜电晕层专用料F08EM，并实现了工业化生产。经膜企应用，F08EM 的品质可以与进口专用料相媲美，具有很大的推广应用价值。

1. CPP 镀铝基材膜电晕层专用料的开发

真空镀铝工艺是在真空状态下，将铝金属加热熔融至蒸发，铝原子凝结在CPP 镀铝基材膜的电晕层表面，形成极薄的铝层。CPP 镀铝基材膜的电晕层，也称为镀铝层。PP 是非极性聚合物，比表面自由能低，铝层不易附着在表面上。因此，CPP 薄膜在镀铝前，通常采用电晕处理提高镀铝层表面张力，电晕处理产生极性基团，导致分子间作用力增强[2]，从而提高铝层附着力。

1.1 CPP 镀铝基材膜的要求和加工工艺

为使铝层能更均匀地附着在CPP 镀铝基材膜电晕层表面，要求薄膜有较好的耐热变形性；厚薄度偏差小；表面晶点、白点和瑕疵点要求应高于BB/T 0030-2019《包装用镀铝薄膜》要求。

电晕层经电晕处理后的初始表面张力以40～48 mN/m 为佳；如果太高，薄膜表面易冲击出花纹，外观差；太低时，表面张力消退太快。CPP 电晕后提高的表面张力会迅速消退，主要原因之一是PP 分子链的内旋转使极性基团转向膜内[3]。

1.2 电晕层专用料的要求

根据上述要求，所选用的PP 原料应该符合如下几点：分子量分布不太宽，熔体流动速率适当一般6～10 g/10min 之间[4]；分子结构应适合流延法加工；应采用适中软化点的添加剂。

2. 电晕层用聚丙烯基础树脂设计

CPP 镀铝基材膜由于其特殊的加工工艺，决定了在电晕层基础树脂开发过程中必须考虑其综合性能，注重产品加工性能和使用性能之间的平衡。

基础树脂应具有较好流动性好，相对分子质量适中，同时有优良的挤出特性，适合于高速生产线。生产的薄膜易镀铝，铝层附着力高。

镇海炼化Ⅰ套聚丙烯装置采用中国石化第二代环管工艺，适用于生产无规共聚丙烯树脂。

采用齐格勒－纳塔高效催化剂作为主催化剂体系，不仅具有高活性和高定向能力，还能够控制粒子形态和乙烯单体准确进入分子链，通过控制键合乙烯含量，改进聚丙烯分子链的结构，生产有一定抗冲性能的二元无规共聚聚丙烯作为基础树脂。

采用氢气作链转移剂调节聚丙烯的分子量，通过氢加入量来控制产品的熔融指数。氢调法生产的聚丙烯气味低，可以应用于食品包装。根据镀铝膜的要求，所选用的PP 原料分子量分布适中，熔体流动速率在7～9 g/10min 之间，分子结构应适合流延法加工。

3. 添加剂体系的选择

真空镀铝CPP 薄膜要求表面润湿张力高，极少而小的晶点、白点和瑕疵点，同时应有适当的耐热性；另外，为了适合高速包装，应具有良好的开口性和抗粘连性，所以在合成树脂里添加合适的添加剂配方。

在配方中应严格控制低分子物的含量，低分子物析出越多，表面润湿张力的下降幅度越大；添加适量的高效抗氧体系和防黏连剂体系。由于本专用料最终用途主要是作为食品和药品等包装用膜，所以添加剂体系必须无毒、无味，符合国家有关卫生标准。

4. 电晕层专用料F08EM 质量指标

根据市场调研和实验室小试数据验证，确定开发熔融指数为8 g/10min 的二元无规聚丙烯树脂，用于生产高端镀铝CPP 电晕层专用料。F08EM 的质量控制指标如表1。

表1 无规聚丙烯树脂F08EM 质量指标

5. 电晕层专用料F08EM 业化试生产

在确定F08EM 新产品质量指标和生产方案后，2019 年12 月13 日首次在Ⅰ套聚丙烯装置试生产一仓料，工业化生产过程平稳，产品外观质量良好。其性能列于表2。从表2 看，首次试生产的F08EM 透明性好，雾度低，鱼眼少，晶点可控，拉伸性能较好，F08EM 各项性能达到无规聚丙烯树脂开发的预期目标。

表2 镇海炼化首次生产的F08EM 产品分析结果

6. 产品应用情况

首次生产的F08EM 销往下游CPP 镀铝膜生产企业，下游用户在生产过程中，挤出量稳定，滤网压力无明显变化，润湿张力放置96 小时以上，保持38 达因以上，符合下游使用要求。某知名镀铝膜生产企业分别将F08EM 生产的镀铝膜与主流进口聚丙烯专用料生产的镀铝膜进行对比分析，分析检测结果见表3。

表3 CPP 镀铝膜的性能比较（厚度，25μm）

从表3 看，该专用料加工性能优良，指标达到进口同类产品水平；尤其用于高强度复合包装材料方面，显示出更加的优越性，超过国产同类产品，膜企已批量使用替代进口料。

7. 结论

（1）镇海炼化开发的无规共聚聚丙烯流延膜专用料F08EM 质量稳定，具有优异的综合机械性能、光学性能和镀铝性能，达到进口主流产品品质。

（2）目前，该产品已在华东、西南、华北的多家下游塑料加工厂家大批量使用。经使用表明，该料性能符合企业使用要求，在生产过程中操作平稳，加工性能优良，所制薄膜透明性优良，晶点少，现已为用户认可的专用料，并开始逐步替代国外同类原料。