高透明耐低温流延聚丙烯包装膜配方工艺研究

史凤烟

（福州佳通第一塑料有限公司，福建 福州350014）

高透明耐低温流延聚丙烯包装膜配方工艺研究

史凤烟

（福州佳通第一塑料有限公司，福建 福州350014）

采用3层共挤流延成型工艺制备了流延聚丙烯（CPP）薄膜，研究了不同增韧材料对CPP薄膜透明度、雾度及低温落镖冲击质量的影响，并研究了成核剂以及工艺条件对其性能的影响。结果表明，芯层添加10份的聚烯烃弹性体、1.5份的成核剂母料，熔体温度控制在255～265℃，冷却辊温度在24℃以下时，CPP薄膜的低温韧性好，透明度高、雾度低。

流延聚丙烯；薄膜；包装；聚烯烃弹性体；成核剂；高透明；耐低温

0 前言

CPP薄膜透明，易于看清内容物，力学性能好，广泛应用于包装领域。但由于它在低温条件下很脆，所以在低温领域的应用受到了限制，尤其是低温冷藏。目前，低温冷藏大都采用聚乙烯（PE）薄膜，但PE薄膜的透明度差，为此很多厂家都在针对CPP薄膜进行韧性改性，以期CPP薄膜能在低温条件下使用。

国内针对透明CPP薄膜进行韧性改性的方法很多，主要有聚烯烃弹性体（POE）改性［1］、聚烯烃塑性体（POP）改性、线形超低密度聚乙烯（PE－ULLD）改性、茂金属线形低密度聚乙烯（PE－MLLD）改性及POE/PE－ULLD共混改性［2］等。本文采用POE改性，同时添加透明成核剂，改变CPP薄膜在低温条件下发脆的缺点，大大降低了薄膜的雾度，提高了薄膜的亮度，该薄膜不但适合低温包装领域，更适合高档产品包装。

1 实验部分

1.1 主要原料

均聚PP，FC801，上海石油化工股份有限公司；

共聚PP，SFC750R，韩国湖南石化公司；

爽滑剂，KHPP102A，成都科辉有限公司；

POE，DF740，日本三井化学公司；

POP，AFFINITY 1850，陶氏化学有限公司；

PE－ULLD，4404G，陶氏化学有限公司；

PE－MLLD，3518CB，美国艾克森公司；

成核剂母料，ZYM－35，烟台只楚合成化学有限公司。

1.2 主要设备及仪器

三层共挤流延机，宽度1.5 m，意大利道尔奇公司；

透光率/雾度测定仪，WGT－S，上海物理光学仪器厂；

智能电子拉力试验机，XLW（PC），济南兰光机电技术有限公司；

落镖冲击试验仪，G－500，意大利Acquati Giuseppe公司；

冷冻箱，BCD－212KA，海尔集团公司。

1.3 样品制备

CPP薄膜制备流程为：CPP树脂、其他助剂等 →计量挤出塑化→ 分流器 → 模头 → 流延冷却成型 →测厚→摆动→电晕处理→修边→收卷→成品经48 h常温时效处理→ 裁样；

不同层（电晕处理层、芯层、热封层）树脂与助剂通过计量料斗计量加料、混合，然后按上述流程挤出成型、处理、制样，电晕处理层∶芯层∶热封层＝20∶60∶20。

1.4 性能测试与结构表征

按照GB/T 2410—2008测试样品的透光率/雾度；

按照GB/T 1040.3—2006测试样品的拉伸性能，拉伸速率（空载）为（500±50）mm/min，采用Ⅳ型试样（长条形），尺寸为160 mm×15 mm，标距50 mm；

按照GB/T 9639.1—2008测试样品的落镖冲击质量；

薄膜48 h时效处理后，裁样，样品放到－10℃的冷冻室中恒温24 h后取出立即按GB/T 1040.3—2006和GB/T9639.1—2008测试样品的低温拉伸性能和低温落镖冲击质量。

2 结果与讨论

2.1 增韧剂的选择

增韧剂对薄膜的透明度及雾度的影响主要有两点，一是相容性的影响，通常不同聚合物之间相容性好、增韧剂分散均匀、分散相粒子小，有利于光线通过，所以透明度好、雾度低；反之相容性不好、增韧剂分散差，则相反；二是增韧剂的引入影响了PP的结晶行为，PP分子中无长支链结构，易排列规整，增韧剂的长支链结构破坏了PP分子排列的规整性，增加了无定形区域，从而改善了PP的光学透明性。

增韧剂的增韧过程可简单概括为：弹性体以分散相形式分散于基体树脂中，分散相弹性体粒子之间存在一定的临界厚度，受外力作用时，弹性体粒子成为压力集中点，它在拉伸、压缩或冲击下发生变形，若两相界面黏结良好，会导致颗粒所在区域产生大量银纹和剪切带而消耗能量；同时，银纹、弹性体粒子和剪切带又可以终止银纹或剪切带进一步转化为破坏性裂纹，从而起到增韧作用［3］。通常要求分散相与基体的相容性适中，增韧效果好。如果相容性不好，分散相难以分散，两相界面黏结性差，增韧效果差；当然相容性太好时，难以形成海岛结构，增韧效果也差。表1表明，POP、PE－ULLD、PE－MLLD 及 POE/PE－ULLD 都 使薄膜的雾度提高，透明度降低；POE对透明度没有影响，还略降低了薄膜的雾度。POE及POE/PE－ULLD共混增韧的效果都较好。综合上述性能，选择POE作为增韧剂。

表1 CPP薄膜的透明度、雾度及低温落镖冲击质量Tab.1 Transparency，haze and falling dart impact quality of CPP films

2.2 增韧剂用量对薄膜性能的影响

通常随着增韧剂用量的增加，弹性体粒子的密度提高，其作为应力集中点时就能引发更多的银纹，消耗更多的能量，使薄膜的落镖冲击质量提高，同时断裂伸长率提高，拉伸强度下降。表2表明，随着POE用量的增加，薄膜在常温及低温下的落镖冲击质量增加，断裂伸长率提高，拉伸强度略有下降，但下降不大。芯层POE添加到5份时，低温落镖冲击质量就有明显的改善，当POE添加到10份时低温落镖冲击质量及断裂伸长率已高于不添加增韧剂在常温下的落镖冲击质量及断裂伸长率，拉伸强度只有轻微的下降，完全能满足低温条件下使用要求。所以从成本角度出发，增韧剂POE添加量以10份为宜。

2.3 工艺条件对薄膜性能的影响

2.3.1 熔体温度

熔体温度的高低决定了聚合物的塑化程度及冷却定型速率。通常随着熔体温度的升高，塑化更加完全，冷却速率加快，有利于力学性能的提高，透明度提高、雾度降低；但熔体温度过高时，会引起某些低聚物降解，反而会降低力学性能。

表2 薄膜常温及低温下的性能Tab.2 Performance of films at room temperature and low temperature

表3表明，随着熔体温度的升高，薄膜的透明度提高、落镖冲击质量提高、雾度降低，当高到265℃后，熔体温度继续增加时，透明度、雾度不再变化，但薄膜的落镖冲击质量开始下降。所以熔体温度宜控制在255～265℃。

表3 不同熔体温度时CPP薄膜的性能Tab.3 Performance of CPP films at different melt temperature

2.3.2 冷却辊温度

PP是半结晶聚合物，其透明度、雾度及冲击性能受结晶的影响程度比较大。冷却辊温度低，冷却速度快，即从口模流出的聚合物熔体温度快速冷却到玻璃化转变温度以下，其分子链段尚未能及时进行排列就已丧失了运动的能力，生成非晶态的聚合物或者晶核尺寸很小的聚合物，从而大大提高了薄膜的透明度，降低其雾度，同时也提高其落镖冲击质量。表4表明，随着冷却辊温度的升高，薄膜透明度降低、雾度升高，落镖冲击质量下降，所以冷却辊温度应控制在24℃以下。

表4 不同冷却辊温度时CPP薄膜的性能Tab.4 Performance of CPP films at different chilled roll temperature

2.4 透明度和雾度的进一步改善

PP作为半结晶聚合物，快速冷却有利于提高无定形区域，生成晶核尺寸较小的聚合物，提高其透明度，降低其雾度。为了进一步提高薄膜的透明性，必须对PP进行透明改性。成核剂能增加聚合物熔体的结晶速度，让结晶更完善，减少光散射，同时还能进一步细化晶粒，提高光线透过率，有利于进一步提高薄膜的透明度，降低其雾度。

透明PP成核剂有无机类透明成核剂、有机类透明成核剂和聚合物型透明成核剂3大类。无机类透明成核剂主要是指滑石粉、二氧化硅、云母等，这类成核剂在PP中分散困难，并且对光线有屏蔽作用；聚合物型透明成核剂至今尚未见商品化产品面世［4－5］。所以本文选用有机类透明成核剂ZYM－35，它是第三代山梨醇类透明成核剂母料，目前技术比较成熟。表5表明，随着成核剂用量的增加，薄膜的透明度提高，雾度降低，落镖冲击质量轻微下降。当用量提高到1.5份以上时薄膜的透明度、雾度不再改进，但落镖冲击质量继续下降，所以成核剂用量以1.5份为宜。

表5 不同成核剂用量时CPP薄膜的透明度、雾度和落镖冲击质量Tab.5 Transparency，haze and falling dart impact quality of CPP films with different contents of nucleating agent

2.5 薄膜的综合性能

电晕处理层为均聚PP，热封层为共聚PP及适量的滑爽剂，芯层为均聚PP添加10份POE和1.5份成核剂母料，熔体温度控制在（260±5）℃，冷却辊温度控制在22～24℃，制得的38μm薄膜的性能如表6所示。

表6 CPP薄膜的综合性能Tab.6 Compositive performance of CPP films

3 结论

（1）电晕处理层为均聚PP，热封层为共聚PP及适量的滑爽剂，芯层为均聚PP，添加10份的POE、1.5份的成核剂母料时，薄膜的低温落镖冲击质量高、透明度高、雾度低；

（2）熔体温度控制在255～265℃，冷却辊温度控制在24℃以下时，薄膜的韧性好、透明度高、雾度低，可满足低温条件的使用要求。

［1］ 李跃文，罗承友.聚丙烯增韧改性的方法及机理［J］.工程塑料应用，2007，35（10）：69－72.LI Yuewen，Luo Chengyou.Toughening Methods and Mechanisms of PP［J］.Engineering Plastics Application，2007，35（10）：69－72.

［2］ 赵海燕.POE提高医用透明PP低温韧性的研究［D］.山东：山东理工大学材料科学与工程学院，2008.

［3］ 张 强，朱光明，付东升，等.聚丙烯共混增韧改性的研究进展［J］.现代塑料加工应用，2003，15（3）：58－61.Zhang Qiang，Zhu Guangming，Fu Dongsheng.Recent Advances of Modification of Toughening PP［J］.Modern Plastics Processing and Application，2003，15（3）：58－61.

［4］ 王静波，窦 强，李怀栋.聚丙烯透明成核剂研究进展［J］.中国塑料，2006，20（6）：8－13.Wang Jingbo，Dou Qing，Li Huaidong.Development of Transparent Nucleating Agent for Polypropylene［J］.China Plastics，2006，20（6）：8－13.

［5］ 王静波，窦 强，李怀栋.透明聚丙烯成核剂的种类及其应用［J］.现代塑料加工应用，2006，18（4）：37－40.Wang Jingbo，Dou Qiang，Li Huaidong.Species of Nucleating Agent for Polypropylene and Their Application［J］.Modern Plastics Processing and Application，2006，18（4）：37－40.

Study on Formula and Technology of High Transparent and Low Temperature Resistant CPP Packaging Films

SHI Fengyan
（Fuzhou GT NO.1 Plastic Co，Ltd，Fuzhou 350014，China）

Cast polypropylene（CPP）film was prepared via three laminar casting，the influences of toughener and nucleating agent on transparency，haze，and low temperature falling dart impact quality of CPP film were studied.When adding 10 phr POE and 1.5 phr nucleating agent in core layer，keeping the melt temperature at 255～265℃，chilled roll temperature at 24℃，the CPP film acquired a good low temperature resistant，a high transparency，and a low haze.

cast polypropylene；film；packaging；polyolefin elastomer；nucleating agent；high transparency；low temperature resistance

TQ325.1＋4

B

1001－9278（2012）02－0059－04

2011－09－20

福州市科技计划项目（2008－Z－36）

联系人，shifengyan468＠126.com

（本文编辑：刘 学）