技术交流 | 聚丙烯薄膜种类、应用以及薄膜的表面处理

聚丙烯

聚丙烯(PP)熔点高，综合性能优良，是当今最具发展前途的热塑性高分子材料之一，与其它通用热塑性塑料相比，它具有价格低、比重小、屈服强度、拉伸强度、表面强度等机械性能均较优异、有突出的耐应力开裂性和耐磨性、化学稳定性好、成型加工容易、应用范围广泛等特点， 已被广泛应用于化工、电器、汽车、建筑、包装等行业。

目前，包装市场从食品到杂品，大都采用塑料薄膜代替纸，作为软包装材料。用于商品软包装的塑料薄膜必须满足对商品包装材料的保护性、作业性、便利性和经济性的要求，有合适的强度，具有阻隔性，稳定性，安全性，美观透明性，经济性方便性。

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CPP膜可分为通用型、金属化型和蒸煮型薄膜。通用型属于常用的CPP膜材料，薄膜在一定的范围内可以调整；金属化型属于高档CPP膜产品， 它是采用特殊工艺和特殊规格的聚丙烯材料流延而成，要求薄膜有较高的热封强度；蒸煮型对耐热要求较高，通常用无规共聚物作原料，起始热封温度较高。

CPP薄膜是一种无拉伸、非定向的平挤薄膜，是由流延法制得的未拉伸聚丙烯薄膜，具有质量轻、透明度高、平整度好、刚性好、机械适应性强、热封性和防湿性及耐热性均优良、滑爽性好、制膜速度高、厚度均匀、防潮、耐油、耐热和耐寒性优良、易于热封合、其抗括性和包装机械适用性优于聚乙烯薄膜等特点。其光学性质优良，可用于自动包装 。

国内从20 世纪80 年代开始引入此项技术，其投资市场大，产品附加值高。CPP膜经过制袋可用于食品、药物、文具、化妆品和纺织品等的包装，在食品包装中用量最大。CPP膜用来包装加热杀菌的食品、调味品、汤料等；也可用于文具产品表层、隔层和辅助薄膜，如照片及收藏品的活页、保护薄膜、还可作各种标签和样带。

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BOPP膜按功能可分为：防静电膜，它是通过基材上涂布防静电剂或把防静电剂混到聚合物中而得到；防雾BOPP膜，它具有良好的保鲜效果， 在包装产品领域得到迅速发展，由易切BOPP膜在纵向或横向拉伸而得；无机物填充改性的多孔BOPP膜，它是通过无机物掺混的聚丙烯而制得；还有易印刷的BOPP 膜。

BOPP薄膜是60年代发展起来的一种软包装材料，也是一种性能优良的高透明包装材料。由于分子链段定向，结晶度增加、因此可以显著提高拉伸强度、拉伸弹性模量、冲击强度、撕裂强度、曲折寿命等，可得到劲度高的强韧薄膜。另外其阻湿性好、光泽度高、透明性好、阻气好、防潮、质轻、无毒、无臭、尺寸稳定性好、使用范围广、印刷性良好、电绝缘性好，有优良的质量稳定性和加工性等优点，它的综合性能优于防潮玻璃纸、聚乙烯薄膜等透明薄膜， 被包装行业誉为“ 包装皇后”。

防静电BOPP膜用于鲤鱼片等小食品的包装；易印刷的BOPP膜可用于谷类食品的包装；易切BOPP膜可用于汤料和药品的包装；无机物填充改性的多孔BOPP膜用于脱氧剂和防潮剂的包装。采用二次拉伸平膜法生产的BOPP收缩膜，具有收缩性好、收缩率高、拉伸弹性模量提高、光泽度高，常用于香烟的包装。

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IPP薄膜的光学性能略低于CPP和BOPP，但工艺简单、成本低，可以在上下两端简单地封口进行包装。包装膜的厚度一般为0.03 ～ 0.05mm。使用共聚树脂可获得在低温下仍具有优良强度的薄膜。通过改性的IPP膜具有低温高抗冲性、高滑爽性、高透明性、抗冲击强度高、韧性好、具有防静电性。它包括单层聚丙烯膜，这种膜可以是均聚物，也可以是共聚物；多层共挤吹挤膜，一般采用均聚等规聚丙烯和共聚2种原料制得。IPP 主要用于油炸点心、面包、纺织品、文件夹、唱片套、海菜、运动鞋等的包装。

流延聚丙烯薄膜的生产工艺是聚丙烯树脂经挤出机熔融塑化，从机头通过狭缝型模口挤出，在定边、风刀、真空箱装置作用下，使熔料紧贴在流延辊( 又称急冷辊)筒上，然后在流延辊牵引和冷却作用下，对熔料纵向拉伸冷却成膜，经预切边、测厚仪、偏摆、表面电晕处理、切边后卷取。该工艺生产的薄膜简称CPP薄膜，其具有无毒，质轻，强度高，透明性好，光泽性好，耐热性优良，热封性好，防潮性好，刚性好，厚度均匀等系列优点。因此，使CPP薄膜得到广泛的应用。CPP薄膜的主要用途有：复合薄膜基材，蒸煮食品及高温包装材料，各种食品、药品、服装、纺织品、床上用品包装材料。

聚丙烯薄膜的表面处理

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电晕处理

高分子材料表面的亲和性与其粘结性能在印刷包装领域的应用非常重要。为了改善其表面润湿性和粘合性，需要进行一些表面处理，如接枝聚合、电晕放电和激光辐照等。其中电晕处理技术因环境友好而深受关注，其可增加聚合物表面反应性氧自由基浓度。

电晕处理法处理材料的范围广，可用于聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、氟塑料及其它共聚物等。其处理时间短，速度快，可在生产线上进行处理，操作简单，控制容易。电晕处理只涉及塑料表层极浅的范围 ，一般只有纳米数量级，基本不影响制品的机械性能，且无废液排放，不污染环境，因此，其目前已广泛用于薄膜印刷、涂布和复合等加工前的表面处理。尤其是电晕处理设备的效率及作用不断改进，与高产的加工设备保持着同步并进。

薄膜经过有高压存在的两电极间，高压使电极间的空气发生电离，产生电子流，在薄膜表面形成氧化极化基，使薄膜表面产生极性，便于印刷油墨吸附。另外，电晕处理还有去除油污、水汽和尘垢等作用。经过上述物理和化学改性后，能明显改善塑料表面的润湿性和附着性。在实际应用上，电晕处理简便易行，处理效果好，易调控，无污染，常被用作聚乙烯、聚丙烯薄膜及纤维等材料的表面改性。

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聚丙烯薄膜的表面特征

由于聚丙烯薄膜属于非极性结晶材料，对油墨的亲和性比较差，在成形过程中加入的增塑剂、引发剂及残留单体和降解物等低分子物质很容易析出而汇集于材料表面，形成无定形层，使塑料薄膜表面的润湿性能变差，所以在印刷前需要经过处理才能得到满意的印件。

另外，在包装应用中，由于包装需求，一般需要进行粘接、涂装、复合、镀铝、烫金等二次性加工，聚丙烯塑料薄膜的非极性使得二次性加工难度较大，效果也不佳。

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电晕处理的原理及微观现象

（1）在高压电场作用下，电子流对聚丙烯薄膜进行了强有力的冲击，使得薄膜表面起毛，变得粗糙，它来源于电晕辐照过程中的氧化作用以及聚丙烯薄膜表面的分子链断裂产物，具有比原始聚丙烯薄膜更高的表面张力。

（2）电晕处理时产生大量的等离子粒子臭氧，它们直接或间接与塑料表层分子作用，由高能粒子组成的电晕轰击薄膜表面后，引起了聚丙烯薄膜表面高分子键的断裂，在材料表面产生了许多不同的自由基及不饱和中心，这些浅表面的自由基和不饱和中心再与表面吸附的空气中的水发生交联反应，从而在纤维表面中形成了羟基等极性基团，使得聚丙烯薄膜表面活化。

（3）经过空气电晕处理后聚丙烯薄膜表面凹凸峰宽增大，原始的形貌发生巨大改变。这些结果对空气电晕等离子体在工业生产中的应用具有指导意义。

（4）表面张力增加主要是极性成分贡献的结果，这是由于塑料表面氧化反应使得表面极性分子增多。