聚丙烯鍍鋁流延膜電暈層專用料的開發與應用

楊來琴

（中石化寧波新材料研究院有限公司）

0. 前言

隨著人類健康環保要求日益高漲，終端消費者對產品包裝的要求也越來越高，要求包裝具有更好的透明可視性，同時，出于食品保鮮、保香、安全性考慮，對包裝材料阻隔要求越來越高。品質良好及復合結構、外觀結構設計合理的包裝是保持被包裝物品質、延長保質期的重要保障之一。在流延聚丙烯（CPP）薄膜電暈層表面采用真空鍍鋁工藝，使之附著一層極薄且分布均勻的鋁層，可以極大提高薄膜阻隔性，同時還賦予薄膜金屬光澤外觀、防潮、阻光等性能，CPP 鍍鋁薄膜優越的性能使其獲得市場認可，應用越來越廣泛，產業迅速發展。

我國CPP 鍍鋁基材膜使用的原料特別是電暈層料幾乎依賴進口。由于供應量、價格、運輸周期、匯率波動等因素，國外原料無法滿足快速發展的CPP 鍍鋁膜產業需求，因此制約著國內高檔次膜包裝材料的開發[1]。因此，研究和開發具有高透明度、極少外觀瑕疵點、鍍鋁層附著力高的電暈層專用料，具有重要意義。

鎮海煉化不斷摸索CPP 鍍鋁基材膜應用范疇，成功研制開發了真空鍍鋁級CPP 膜電暈層專用料F08EM，并實現了工業化生產。經膜企應用，F08EM 的品質可以與進口專用料相媲美，具有很大的推廣應用價值。

1. CPP 鍍鋁基材膜電暈層專用料的開發

真空鍍鋁工藝是在真空狀態下，將鋁金屬加熱熔融至蒸發，鋁原子凝結在CPP 鍍鋁基材膜的電暈層表面，形成極薄的鋁層。CPP 鍍鋁基材膜的電暈層，也稱為鍍鋁層。PP 是非極性聚合物，比表面自由能低，鋁層不易附著在表面上。因此，CPP 薄膜在鍍鋁前，通常采用電暈處理提高鍍鋁層表面張力，電暈處理產生極性基團，導致分子間作用力增強[2]，從而提高鋁層附著力。

1.1 CPP 鍍鋁基材膜的要求和加工工藝

為使鋁層能更均勻地附著在CPP 鍍鋁基材膜電暈層表面，要求薄膜有較好的耐熱變形性；厚薄度偏差小；表面晶點、白點和瑕疵點要求應高于BB/T 0030-2019《包裝用鍍鋁薄膜》要求。

電暈層經電暈處理后的初始表面張力以40～48 mN/m 為佳；如果太高，薄膜表面易沖擊出花紋，外觀差；太低時，表面張力消退太快。CPP 電暈后提高的表面張力會迅速消退，主要原因之一是PP 分子鏈的內旋轉使極性基團轉向膜內[3]。

1.2 電暈層專用料的要求

根據上述要求，所選用的PP 原料應該符合如下幾點：分子量分布不太寬，熔體流動速率適當一般6～10 g/10min 之間[4]；分子結構應適合流延法加工；應采用適中軟化點的添加劑。

2. 電暈層用聚丙烯基礎樹脂設計

CPP 鍍鋁基材膜由于其特殊的加工工藝，決定了在電暈層基礎樹脂開發過程中必須考慮其綜合性能，注重產品加工性能和使用性能之間的平衡。

基礎樹脂應具有較好流動性好，相對分子質量適中，同時有優良的擠出特性，適合于高速生產線。生產的薄膜易鍍鋁，鋁層附著力高。

鎮海煉化Ⅰ套聚丙烯裝置采用中國石化第二代環管工藝，適用于生產無規共聚丙烯樹脂。

采用齊格勒－納塔高效催化劑作為主催化劑體系，不僅具有高活性和高定向能力，還能夠控制粒子形態和乙烯單體準確進入分子鏈，通過控制鍵合乙烯含量，改進聚丙烯分子鏈的結構，生產有一定抗沖性能的二元無規共聚聚丙烯作為基礎樹脂。

采用氫氣作鏈轉移劑調節聚丙烯的分子量，通過氫加入量來控制產品的熔融指數。氫調法生產的聚丙烯氣味低，可以應用于食品包裝。根據鍍鋁膜的要求，所選用的PP 原料分子量分布適中，熔體流動速率在7～9 g/10min 之間，分子結構應適合流延法加工。

3. 添加劑體系的選擇

真空鍍鋁CPP 薄膜要求表面潤濕張力高，極少而小的晶點、白點和瑕疵點，同時應有適當的耐熱性；另外，為了適合高速包裝，應具有良好的開口性和抗粘連性，所以在合成樹脂里添加合適的添加劑配方。

在配方中應嚴格控制低分子物的含量，低分子物析出越多，表面潤濕張力的下降幅度越大；添加適量的高效抗氧體系和防黏連劑體系。由于本專用料最終用途主要是作為食品和藥品等包裝用膜，所以添加劑體系必須無毒、無味，符合國家有關衛生標準。

4. 電暈層專用料F08EM 質量指標

根據市場調研和實驗室小試數據驗證，確定開發熔融指數為8 g/10min 的二元無規聚丙烯樹脂，用于生產高端鍍鋁CPP 電暈層專用料。F08EM 的質量控制指標如表1。

表1 無規聚丙烯樹脂F08EM 質量指標

5. 電暈層專用料F08EM 業化試生產

在確定F08EM 新產品質量指標和生產方案后，2019 年12 月13 日首次在Ⅰ套聚丙烯裝置試生產一倉料，工業化生產過程平穩，產品外觀質量良好。其性能列于表2。從表2 看，首次試生產的F08EM 透明性好，霧度低，魚眼少，晶點可控，拉伸性能較好，F08EM 各項性能達到無規聚丙烯樹脂開發的預期目標。

表2 鎮海煉化首次生產的F08EM 產品分析結果

6. 產品應用情況

首次生產的F08EM 銷往下游CPP 鍍鋁膜生產企業，下游用戶在生產過程中，擠出量穩定，濾網壓力無明顯變化，潤濕張力放置96 小時以上，保持38 達因以上，符合下游使用要求。某知名鍍鋁膜生產企業分別將F08EM 生產的鍍鋁膜與主流進口聚丙烯專用料生產的鍍鋁膜進行對比分析，分析檢測結果見表3。

表3 CPP 鍍鋁膜的性能比較（厚度，25μm）

從表3 看，該專用料加工性能優良，指標達到進口同類產品水平；尤其用于高強度復合包裝材料方面，顯示出更加的優越性，超過國產同類產品，膜企已批量使用替代進口料。

7. 結論

（1）鎮海煉化開發的無規共聚聚丙烯流延膜專用料F08EM 質量穩定，具有優異的綜合機械性能、光學性能和鍍鋁性能，達到進口主流產品品質。

（2）目前，該產品已在華東、西南、華北的多家下游塑料加工廠家大批量使用。經使用表明，該料性能符合企業使用要求，在生產過程中操作平穩，加工性能優良，所制薄膜透明性優良，晶點少，現已為用戶認可的專用料，并開始逐步替代國外同類原料。