BOPP薄膜關(guān)鍵性能介紹及功能化發(fā)展概述

董志遠(yuǎn) 王克儉

（北京化工大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院成型制造研究中心）

引 言

雙向拉伸聚丙烯（BOPP）是一種優(yōu)良的透明軟包裝材料。它屬于結(jié)晶聚合物產(chǎn)品，經(jīng)過雙向拉伸后，結(jié)晶度增加，拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、彈性模量、抗撕裂強(qiáng)度等性能明顯提高，同時(shí)具有良好的透明度及防潮性，廣泛應(yīng)用于各種包裝、印刷、復(fù)合、鍍鋁等領(lǐng)域，是目前最常用的一種包裝材料[1]。

BOPP薄膜的用途可以分為兩大類[2]：

（1）在國民日常生活的應(yīng)用上，主要作為包裝材料，用于香煙、食品、糖果、茶葉、果汁，藥品及一次性醫(yī)療性器材等的包裝；

（2）在工業(yè)應(yīng)用上，主要用于電器絕緣膜、裝飾品、電纜標(biāo)志帶、靜電膜等。如今人民生活水平提高和我國工業(yè)發(fā)展越來越離不開BOPP薄膜。表1介紹了BOPP膜的具體產(chǎn)品的分類和應(yīng)用領(lǐng)域。

1. BOPP薄膜包裝的性能指標(biāo)

1.1 熱收縮率

熱收縮率定義為薄膜在一定溫度條件下和一定時(shí)間內(nèi)薄膜尺寸的變化率。對(duì)于香煙包裝用BOPP薄膜，一般分為普通型煙膜和熱收縮型煙膜兩類[3]。普通型煙膜的熱收縮性能較小，一般控制在2%～5%，用于香煙的小盒軟包裝和條盒包裝。熱收縮型煙膜的熱收縮性能較高，熱收縮率一般大于 7%，可在包裝后使煙包緊湊，具有更加均勻的包裹性能，同時(shí)，能保證煙包長時(shí)間的緊繃而不松垮。要想獲得穩(wěn)定的熱收縮率，需要提高高分子鏈的取向度和取向結(jié)構(gòu)的完整度，形成穩(wěn)定的取向聚集態(tài)結(jié)構(gòu)。

表1 BOPP薄膜的種類及應(yīng)用領(lǐng)域[2]Table 1 Types and Applications of BOPPFilms

1.2 光學(xué)性能

評(píng)價(jià)BOPP薄膜光學(xué)性能的兩個(gè)重要指標(biāo)是光澤度和霧度[4]。光澤度主要反映薄膜表面的平整程度和對(duì)光線的反射特性，由薄膜表面上直接反射的光越多，其光澤度就越高。高光澤度薄膜表面反射的光線高度集中，能清晰地反射影像；低光澤度薄膜表面反射的光線朝各個(gè)方向上漫反射，成像質(zhì)量較差。霧度主要是指薄膜的不清晰或混濁程度，是由于薄膜表面和內(nèi)部對(duì)光的散射而產(chǎn)生。小角度散射時(shí)，包裝內(nèi)容物比較清晰，而散射角度大且不一致會(huì)造成對(duì)比度減小，包裝內(nèi)容物朦朧。

1.3 熱封性能

薄膜的熱封性能表現(xiàn)為熱封溫度和熱封強(qiáng)度，熱封溫度一般控制在 85～110℃之間。較寬的熱封溫度范圍，會(huì)使得薄膜有較好的熱封適應(yīng)性，可以確保其在各種包裝機(jī)上的運(yùn)行順暢。BOPP薄膜專用熱封材料一般為乙丙二元共聚物、乙丙丁三元共聚物和它們的混合物，在薄膜生產(chǎn)配方設(shè)計(jì)時(shí)，不同的包裝速度應(yīng)選用不同的熱封材料，如包裝速度小于400包/min的薄膜選用聚丙烯無規(guī)二元共聚物較為合適，而速度大于400包/min的薄膜應(yīng)選用三元共聚物或低溫混合物[5,6]。在薄膜的配方設(shè)計(jì)過程中，還應(yīng)該考慮各種助劑對(duì)其熱封性能的影響。熱封材料的選取和使用方法會(huì)直接影響薄膜的上機(jī)包裝性能。用于熱封的聚丙烯樹脂必須具有較低的熱封溫度和較高的熔點(diǎn)，這是高速熱封材料發(fā)展的一個(gè)趨勢。

1.4 抗靜電性能

在BOPP薄膜包裝使用過程中，薄膜的靜電由薄膜本身帶有的靜電和在包裝過程中因摩擦而產(chǎn)生的靜電兩部分組成[7]。薄膜本身所帶的靜電較易控制，但在包裝過程中產(chǎn)生的靜電則較難控制。薄膜的靜電會(huì)使其產(chǎn)生靜電黏附，這對(duì)切割、輸送、折疊薄膜等有不良影響?？轨o電性能是BOPP薄膜要求的基本特性之一。目前，通常選用內(nèi)添加型抗靜電劑，這些抗靜電劑大多是表面活性類助劑，它們具有遷移性，都會(huì)對(duì)薄膜的光學(xué)性能和摩擦性能產(chǎn)生一定的影響。實(shí)際生產(chǎn)中，薄膜的光學(xué)性能在3個(gè)月后都將因?yàn)榭轨o電劑的遷移而超出控制標(biāo)準(zhǔn)。因此，在目前的技術(shù)基礎(chǔ)上，加入較少的抗靜電劑來獲得理想、平穩(wěn)、持續(xù)的抗靜電性能是主要的研究方向之一。

2. BOPP薄膜包裝的功能化發(fā)展

功能化是指在現(xiàn)有包裝功能的基礎(chǔ)上賦予薄膜新的特殊功能，包括電、磁、光學(xué)、耐高溫、耐低溫、阻隔、氣調(diào)、抗菌等功能。該發(fā)展方向是與整個(gè)高分子材料發(fā)展的趨勢一致的。目前塑料包裝薄膜的功能化發(fā)展已經(jīng)具備了一定的技術(shù)基礎(chǔ)，而且在薄膜新產(chǎn)品的開發(fā)方面成效已現(xiàn)[8]。

2.1 激光全息薄膜

BOPP激光全息防偽收縮膜，又稱 BOPP鐳射膜，它綜合了多層共擠BOPP制膜工藝技術(shù)和寬幅激光全息制版與模壓技術(shù)，將激光全息圖像模壓到 BOPP薄膜上達(dá)到防偽目的[9]。BOPP激光全息防偽薄膜在傳統(tǒng)BOPP原材料、生產(chǎn)設(shè)備以及工藝上進(jìn)行了全新突破，可根據(jù)客戶需求在全息圖像中置入全息加密信息或暗紋，配以專用激光解碼儀器識(shí)別，增強(qiáng)了該產(chǎn)品的防偽力度。

2.2 降解薄膜

塑料的降解包括光降解與生物降解。PP本身不具備生物降解特性，只能采用光降解技術(shù)。光降解BOPP薄膜通過在產(chǎn)品中加入對(duì)人體無害的引發(fā)劑與光敏劑，使丟棄后的薄膜在太陽光作用下引發(fā)老化而降解，最終被土壤中的微生物分解，從而達(dá)到消除白色污染的目的[10]。

2.3 抗菌薄膜

抗菌技術(shù)最早用于一般塑料制品的生產(chǎn)，如今已廣泛用于日常用品、食品和醫(yī)藥等的包裝，因此塑料包裝薄膜的抗菌功能更為重要。而用于一般塑料制品的無機(jī)抗菌劑與樹脂的相容性較差，應(yīng)用到薄膜生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的團(tuán)聚現(xiàn)象，對(duì)薄膜的生產(chǎn)和質(zhì)量產(chǎn)生明顯不利的影響[11]。華東理工大學(xué)在長期研究的基礎(chǔ)上，精選出具有高效廣譜抗菌活性、對(duì)人體安全無毒、耐熱性好的抗菌功能團(tuán)，將其通過嵌段、接枝官能團(tuán)反應(yīng)等化學(xué)方法組裝到基體樹脂的分子鏈上，從而得到抗菌母料，并采用分子組裝抗菌化技術(shù)，生產(chǎn)了抗菌母料BOPP薄膜，其衛(wèi)生無毒，抗菌效果好。抗菌型BOPP薄膜的出現(xiàn)正是分子組裝抗菌母料開發(fā)與推廣應(yīng)用的結(jié)果。

結(jié) 語

隨著我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展，BOPP薄膜作為主要商品包裝材料之一，其市場需求將越來越大。但是，目前我國BOPP膜研發(fā)更新產(chǎn)品的速度比較緩慢，特別是功能性BOPP薄膜，只有少量企業(yè)掌握核心技術(shù)，大多仍停留在靠低價(jià)格來維持市場。而且由于進(jìn)口樹脂各方面的性能都較優(yōu)于國產(chǎn)樹脂，所以用于煙膜、高透膜、電工膜的聚丙烯樹脂仍需要依靠進(jìn)口?，F(xiàn)階段需要以研制和生產(chǎn)功能性BOPP薄膜為主要目標(biāo)，并在最大程度上滿足市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求。